隔板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計【說明書+CAD】
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河南機(jī)電高等專科學(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
謝振東
學(xué) 號
0312141
指導(dǎo)教師
蘇光老師
選題情況
課題名稱
隔板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計
難易程度
偏難
適中
√
偏易
工作量
較大
合理
√
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
√
無
開題報告
有
√
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
√
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
√
差
工作進(jìn)度
快
按計劃進(jìn)行
√
慢
中期工作匯報及解答問題情況
優(yōu)
良
中
√
差
中期成績評定：中
所在專業(yè)意見：
設(shè)計選題準(zhǔn)確，開題報告內(nèi)容詳實，格式規(guī)范。在設(shè)計過程中能嚴(yán)格按照設(shè)計進(jìn)度按時完成設(shè)計工作，工作態(tài)度端正，結(jié)果質(zhì)量較高。
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
系 部： 材料工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造
學(xué)生姓名: 學(xué) 號:
設(shè)計(論文)題目： 隔板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計
起 迄 日 期:
指 導(dǎo) 教 師:
發(fā)任務(wù)書日期: 2006 年 4 月 10 日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的：
所示圖形為隔板零件，材料為Q235鋼，厚度為1mm，設(shè)計一套沖壓模具，要求能適應(yīng)大批量生產(chǎn)。
2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
1、了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
2、分析隔板零件的沖壓工藝并確定其工藝方案
3、隔板零件的沖壓模設(shè)計
4、繪制模具總裝圖，并繪制零件圖
5、隔板零件的模具安裝與調(diào)整
6、得出設(shè)計結(jié)論
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
系部意見：
系領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
下料
下棒料5060mm
2
鍛
對其鍛造，消除毛坯組織缺陷
3
熱處理
正火
4
鉆孔
1. 鉆2-6mm孔;和2-3mm孔;
2. 鉆2-M8光孔，并攻螺紋M8
5
線切割
加工落料成型面
6
熱處理
淬火、回火，達(dá)到58～62HRC
7
精磨
將零件的幾何尺寸等要求加工至零件圖要求。
8
驗收
對該零件進(jìn)行測量，驗收合格之后交付使用。
沖孔凸模加工工藝過程卡
墊板機(jī)械加工工藝過程卡
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
備板料125mm210mm15mm
2
粗加工
粗銑六個面至尺寸120mm195mm10mm
3
熱處理
淬火、回火硬度至45- 50HRC
4
鉗
以上下平面及一對互相垂直的側(cè)基面為基準(zhǔn)畫銷孔、螺紋孔中心線
5
鉆
1. 鉆6-10mm孔;
2. 鉆M10光孔，并攻螺紋M10
6
平磨
磨上下面配合面至零件圖要求
7
驗收
對該零件進(jìn)行測量，驗收合格之后交付使用。
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
學(xué)生姓名： 謝振東 學(xué) 號： 0312141
專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造
設(shè)計(論文)題目： 隔板零件的冷沖壓
指導(dǎo)教師： 蘇 光
2006年4月8日
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻(xiàn)綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))：
模具是機(jī)械，汽車，電子，通訊，家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。
作為基礎(chǔ)工業(yè)，模具的質(zhì)量，精度，壽命對其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上稱為“工業(yè)之母”。近十年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為工業(yè)品基礎(chǔ)的模具工業(yè)，也得到了蓬勃發(fā)展，已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，我國（未包括臺灣，香港，澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠家已超過1700家，從業(yè)人員達(dá)到60多萬人。
模具分為冷沖壓模具，熱鍛模具，塑料模具，鑄造模具，橡膠模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具歷史悠久，用途廣，技術(shù)成熟，在各種模具中所占比重最多。汽車，摩托車，家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個模具市場的60%以上。例如一種車型的轎車共需模具約4000套，價值達(dá)2億元—3億元；單臺電冰箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個，共需模具約350套，價值約400萬元；單臺彩電大約有150個零件需用模具生產(chǎn)共需模具約140套，價值達(dá)700萬元。其中所用模具大部分為冷沖壓模具。
利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義。
由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說明在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家對世界市場進(jìn)行激烈的爭奪中，愈來愈多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯的成為技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵。
從我國的情況來看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消費(fèi)指標(biāo)高，材料消耗量大，這些都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒有一個強(qiáng)大的，先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。
因此要使國民經(jīng)濟(jì)各個部門獲得高速發(fā)展，加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。
但是，我國面具工業(yè)要想在盡可能短的時間內(nèi)趕上世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平，還要付出許多艱苦的努力，主要應(yīng)叢下列幾個方面采取措施：
（1）進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)
（2）采用先進(jìn)的制造技術(shù)
（3）研制和發(fā)展模具用材料
（4）進(jìn)一步推廣應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造（CAD/CAM）
（5）加強(qiáng)模具技術(shù)人才的開發(fā)
為了適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展，迎接新時代技術(shù)革命，今后將改變“大而全”、“小而全”的生產(chǎn)體制，大力推進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn)，在管理體制上實現(xiàn)科學(xué)化。在模具的要求方面將朝著高效率、高精度、高壽命的方向發(fā)展，以適應(yīng)制品日趨精密、復(fù)雜和成型工藝的高速化、自動化、精密化的要求。在模具加工設(shè)備方面將著重研制和開發(fā)高效、高精度、大型自動化的關(guān)鍵設(shè)備。此外健全和完善模具的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并大力推廣和實施這些標(biāo)準(zhǔn)；建立保質(zhì)、保量、供應(yīng)及時的模具標(biāo)準(zhǔn)件、商品化供應(yīng)渠道；加強(qiáng)智力開發(fā)和人才培養(yǎng)，很抓模具的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)…，使整個模具工業(yè)在范圍和素質(zhì)上獲得空前的發(fā)展。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進(jìn)度安排等）：
（1）查閱相關(guān)資料，撰寫開題報告----2周；
（2）進(jìn)行各種工藝計算----2周；
（3）根據(jù)計算結(jié)果，繪制裝配圖，并繪制非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖----2周
（4）撰寫畢業(yè)說明書，編制加工工藝卡。----1周
（畢業(yè)設(shè)計/論文題目）
摘要
在對隔板零件進(jìn)行工藝分析后，得到該隔板零件的工藝方和相關(guān)的尺寸。通過查相應(yīng)的手冊確定該模具的總體結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的工作零件案為沖孔、落料級進(jìn)模。應(yīng)用CAD、Pro/E等模具設(shè)計軟件確定毛坯的幾何形狀、各個標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)尺寸，同時也確定了模具工作零件的材料及加工藝方法。從而完成了該模具的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：隔板零件、工藝分析、相應(yīng)手冊、沖孔落料級進(jìn)模、毛坯幾何形狀
The part of the baffle is cold to press the mould
Abstract
After carrying on the craft and analysing to the part of the baffle, get the craft sides of this baffle of parts and relevant size. Confirm through checking the corresponding manual that ensemble architecture and corresponding job part case of this mould enter the mould in order to wash holes , blanking grade. Use mold design software , such as CAD , Pro/E ,etc. to confirm the geometry form of the blank , physical dimension of each standard component , confirm mould work the material of the part and process the skill method too at the same time. Thus finished the design of this mould .
Keyword: the corresponding manual , Analyse， washing the hole blanking grade and entering the mould , blank geometry form in part of the baffle , craft
畢業(yè)設(shè)計/論文說明書目錄
1 引言 1
2．沖壓件工藝性分析 3
3．沖壓工藝方案的確定 4
4．沖裁工藝參數(shù)的計算 5
4.1排樣設(shè)計 5
4.2 沖壓力的計算 5
4.3 壓力中心的確定及相關(guān)計算 7
4.4 工作零件刃口尺寸計算 9
4.5 卸料橡膠的設(shè)計 9
5. 模具總體設(shè)計 11
5.1模具的類型選擇 11
5.2 定位方法的選擇 11
5.3 卸料、出件方式選擇 11
5.4 導(dǎo)向方式的選擇 12
6 主要零部件設(shè)計 13
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
6.1.1落料凸模 13
6.1.2 沖孔凸模 13
6.2 定位零件的設(shè)計 14
6.3 導(dǎo)料板的設(shè)計 14
6.4卸料部件的設(shè)計 14
6.4.1卸料板的設(shè)計 14
6.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用 14
6.5 模架及其他零部件的設(shè)計 15
6.6 沖壓設(shè)備的確定 15
6.7模具總裝圖及工作原理 15
6.8 模具的裝配 16
設(shè)計小結(jié) 17
致謝 18
參考文獻(xiàn) 19
河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計論文
論文題目：隔板零件冷沖壓模具設(shè)計
系 部： 材料工程系
專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造
班 級： 2003級1班
學(xué)生姓名： 謝 振 東
學(xué) 號： 0312141
指導(dǎo)老師： 蘇 光
2006年5月14日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書
隔板零件沖壓成形工藝及模具設(shè)計
1.引言
模具是機(jī)械，汽車，電子，通訊，家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎(chǔ)工藝裝備，屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。
作為基礎(chǔ)工業(yè)，模具的質(zhì)量，精度，壽命對其它工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上稱為“工業(yè)之母”。近十年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，作為工業(yè)品基礎(chǔ)的模具工業(yè)，也得到了蓬勃發(fā)展，已成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，我國（未包括臺灣，香港，澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠家已超過1700家，從業(yè)人員達(dá)到60多萬人。
模具分為冷沖壓模具，熱鍛模具，塑料模具，鑄造模具，橡膠模具和玻璃模具等。其中冷沖壓模具歷史悠久，用途廣，技術(shù)成熟，在各種模具中所占比重最多。汽車，摩托車，家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個模具市場的60%以上。例如一種車型的轎車共需模具約4000套，價值達(dá)2億元—3億元；單臺電冰箱需要模具生產(chǎn)的零件約150個，共需模具約350套，價值約400萬元；單臺彩電大約有150個零件需用模具生產(chǎn)共需模具約140套，價值達(dá)700萬元。其中所用模具大部分為冷沖壓模具。
利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義。
由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說明在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家對世界市場進(jìn)行激烈的爭奪中，愈來愈多地采用模具來進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯的成為技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵。
從我國的情況來看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消費(fèi)指標(biāo)高，材料消耗量大，這些都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒有一個強(qiáng)大的，先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。
因此要使國民經(jīng)濟(jì)各個部門獲得高速發(fā)展，加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化，就必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。
但是，我國面具工業(yè)要想在盡可能短的時間內(nèi)趕上世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家的水平，還要付出許多艱苦的努力，主要應(yīng)叢下列幾個方面采取措施：
（1）進(jìn)行專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)
（2）采用先進(jìn)的制造技術(shù)
（3）研制和發(fā)展模具用材料
（4）進(jìn)一步推廣應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計和輔助制造（CAD/CAM）
（5）加強(qiáng)模具技術(shù)人才的開發(fā)
為了適應(yīng)模具工業(yè)的發(fā)展，迎接新時代技術(shù)革命，今后將改變“大而全”、“小而全”的生產(chǎn)體制，大力推進(jìn)專業(yè)化生產(chǎn)，在管理體制上實現(xiàn)科學(xué)化。在模具的要求方面將朝著高效率、高精度、高壽命的方向發(fā)展，以適應(yīng)制品日趨精密、復(fù)雜和成型工藝的高速化、自動化、精密化的要求。在模具加工設(shè)備方面將著重研制和開發(fā)高效、高精度、大型自動化的關(guān)鍵設(shè)備。此外健全和完善模具的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并大力推廣和實施這些標(biāo)準(zhǔn)；建立保質(zhì)、保量、供應(yīng)及時的模具標(biāo)準(zhǔn)件、商品化供應(yīng)渠道；加強(qiáng)智力開發(fā)和人才培養(yǎng)，很抓模具的基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)…，使整個模具工業(yè)在范圍和素質(zhì)上獲得空前的發(fā)展。
2 沖壓件工藝性分析
沖裁件的工藝性是指對沖裁件對沖裁工藝的是適應(yīng)性。所謂沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，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，材料及其厚度等是否符合沖裁的工藝要求，對沖裁件質(zhì)量，模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。
該工件只有落料和沖孔兩個工序。材料為A3號鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)簡單且對稱，有一個ф5mm的孔和4個ф3.7mm的孔;孔與孔、邊與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為4mm（4個ф3.7mm的孔與工件邊緣之間的壁厚）。工件的尺寸全部為自由公差,可看作IT14級,尺寸精度較低,普通沖裁完全可以滿足要求。
3 沖壓工藝方案的確定
在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點來確定工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。
根據(jù)沖壓工藝性分析可知本零件的加工工序包含沖孔和落料兩道工序。
在本零件的加工過程中，應(yīng)先沖孔或沖缺口，最后落料或切斷，將沖裁件與條料分離。
因為工件包括落料、沖孔兩個基本工序，可以有三種工藝方案：
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：落料-沖孔級進(jìn)沖壓。采用級進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足顧客的要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚接近凸、凹模許用最小壁厚，模具強(qiáng)度不足，無法沖出合格工件，模具易損壞，并且沖壓后成品留在模具上，在清理模具上的物料時會影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，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分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。
4．沖裁工藝參數(shù)的計算
4.1排樣設(shè)計
設(shè)計級進(jìn)模，首先要設(shè)計排樣圖。由于零件的外形，參考[1]
確定其排樣方式為直對排。設(shè)計成隔位沖壓，可顯著地減少廢料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)180度，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。其排樣圖如圖所示：
排樣方案圖
排樣方案確定后，為保證準(zhǔn)確的計算，要先確定搭邊值。搭邊的作用一是補(bǔ)償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率；同時，搭邊還可以避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。
查[2]表2-18得：最小工藝搭邊值a(沿邊)=2mm a1(工件間)=1.8mm。
如上圖所確定的排樣方案，條料寬度為69mm，步距為104.6mm（計算步驟由下表一）。一個步距的材料利用率分別為63％。查材料標(biāo)準(zhǔn)，宜選750×1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為10張條料（69×1500mm）。
4.2 沖壓力的計算
為了合理地設(shè)計模具及選用設(shè)備,必須計算沖裁力。選取壓力機(jī)的噸位應(yīng)該大于所計算的沖裁力,以適應(yīng)沖裁的要求。
平刃口模具沖裁時,其理論沖裁力(N)可按下式計算:
F=klt
式中 L----------沖裁件周長
t-----------材料厚度(mm)
---------安全系數(shù) 一般取1.3
板料經(jīng)沖裁后,由于彈性變形及彎曲彈性恢復(fù)的作用,板料將依附在模具上，為使沖裁過程能連續(xù)順利地進(jìn)行,必須將板料從凸凹模上取下。
從凸模上將工件或廢料取下來所需的力稱為卸料力,從凹模內(nèi)將工件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為頂件力。影響這些力的因素較多,主要有材料的力學(xué)性能,板料厚度,模具間隙,工件形狀及尺寸模具的工作狀態(tài)及尺寸,模具的工作狀態(tài)及潤滑情況等,實際上難以準(zhǔn)確計算和確定這些力。為了較合理正確地確定沖裁力,建議采用以下公式計算:
卸料力: Fx=kF
式中 Fx----卸料力,N
F------沖裁力,N
k----卸料力系數(shù),見[2]表3-7
推件力: Ft=nk2F
式中 Ft----推件力,N
k2---推件力系數(shù)
n-----卡在凹模的工件個數(shù) n=n/t,其中n 為凹模行斜壁垂直部分高度,mm; t為料厚mm, 凹模型口直壁高度h=5mm
該模具采用級進(jìn)模，擬選擇彈性卸料裝置、下出件的。沖壓力的相關(guān)計算見下表1。根據(jù)結(jié)果查[3]沖壓設(shè)備擬選用J23-25。
表1 條料及沖壓力的相關(guān)計算
項目分類
項目
公式
結(jié)果
備注
排樣
沖裁件的面積A
A={140/360π202+[（10+23）×+13]/2+23×10}×2
2265.88mm2
條料寬度B
B=43+2+21+2+1
69mm
查表2.5.2，最小搭邊值a=2mm,a1=1.8mm；采用無側(cè)壓裝置
步距S
S=55+（23+1.8）×2
104.6mm
一個步距的材料利用率η
η=
=2×2265.88/（69×104.6）×100%=63%
63%
沖壓力
沖裁力F
F=KLtτb=1.3×246×1×350
111930N
L=246mm
τb=350MPa
卸料力Fχ
Fχ= KχF=0.07×111930
7835.1N
查表2-37得Kx=0.07 KT=0.1
n=h/t=5/1=5
推件力FT
FT=nKTF=5×0.1×111930
55965
沖壓工藝總力FZ
FZ= F+ Fχ+ FT
=111930+7835.1+55965
175730.1N
彈性卸料，下出件
4.3 壓力中心的確定及相關(guān)計算
沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心，沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄曲線以及壓力機(jī)滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)的工作，減少導(dǎo)向件的摩擦，提高模具及壓力機(jī)的壽命。以防止模具工作時發(fā)生歪斜，間隙不均勻。定壓力中心的工作主要是對復(fù)雜沖裁模、多凸模沖孔模及連續(xù)模。通常模具布置時將壓力中心安放在凹模的對稱中心點上。
由該工件圖可得復(fù)雜形狀零件模具壓力中心的計算原理與多凸模沖裁壓力中心的計算原理相同。其具體步驟如下 ：
（1） 選定坐標(biāo)軸x和y。
（2） 將組成圖形的輪廓線劃分為若干簡單的線段，求出各線段長度。
（3） 確定各線段的重心位置x和y。
（4） 按沖壓模具設(shè)計與制造公式（2.6.12）和（2.6.13）算出壓力中心的坐標(biāo)（x，y）。
基本要素長度
L/mm
各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值
x
y
L1=46
-21.5
52.3
L2=10
-16.5
75.3
L3=48.84
5
81.55
L4=23
21.5
52.3
L5=48.84
5
23.65
L6=10
-16.5
29.3
L7=23.24
-16.5
-52.3
L8=11.62
0.5
-40.3
L9=15.70
0.5
-63.5
L10=15.70
17
-56.8
合計252.92
-1.75
24.58
計算壓力中心時，先畫出凹模型口圖，如圖上所示。在圖中將xOy坐標(biāo)系建立在圖示的中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1到L10一共10組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點的坐標(biāo)為（-1.75，24.58）。
由以上計算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點O。若選用J23-25沖床，工件的幾何中心仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。
4.4 工作零件刃口尺寸計算
凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸、凹模刃口尺寸和公差，是沖裁模設(shè)計中的一項重要工作。
凸、凹模刃口尺寸計算要遵循如下計算原則：
（1）設(shè)計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，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設(shè)計沖孔凸模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。
（2）根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計落料模時，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于工件的最小極限尺寸；設(shè)計沖孔模時，凸?；境叽鐒t取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。
（3）不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值。
（4）選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。
（5）工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實體方向單向標(biāo)注。
在確定工作零件刃口尺寸計算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具的裝配方法。結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工沖孔凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計算就按分開加工的方法來計算，具體計算見下表2。
表2 工作零件刃口尺寸計算[7]、[4]
尺寸及分類
尺寸轉(zhuǎn)換
計算公式
結(jié)果
備注
落 料
55
550-0.74
DA=(Dmax-X )0+δA
DT=（DA-Zmin/2）-δT0
DT=+00.046
查表2.3.3得雙面間隙Zmax=0.14mm,Zmin=0.10mm 磨損系數(shù)X=0.5，模具按IT8級制造。校核滿足δT+δA ≤（Zmax-Zmin）
DA=0-0.046
43
430-0.62
DT=0+0.039
DA=0-0.039
沖 孔
φ3.7
φ3.7+00.30
dT=(dmin+ X)0-δT
dA=(dT+Zmin/2)0+δA
dT=ф3.850-0.018
dA=ф3.900+0.018
φ5
φ5+00.30
dT=ф5.150-0.018
dA=ф5.200+0.018
孔心距
37
37±0.31
LA=
LA=37±0.08
23
23±0.26
LA=23±0.07
4.5 卸料橡膠的設(shè)計
彈性推件裝置其彈力來源于彈性元件，它同時兼起壓料和卸料作用。彈簧和橡膠是模具中廣泛應(yīng)用的彈性元件。
彈簧屬于標(biāo)準(zhǔn)件，在模具中應(yīng)用最多的是圓柱螺旋壓縮彈簧和碟形彈簧。
橡膠允許承受的負(fù)荷較大，安裝調(diào)整靈活方便，是沖裁模中常用的彈性元件。
根據(jù)分析采用的級進(jìn)模沖壓力比較大，相應(yīng)的卸料力也比較大，要求卸料裝置的承載能力也比較大，所以采用橡膠是合適。
表3 卸料橡膠的設(shè)計
項目
公式
結(jié)果
備注
卸料板工作行程h工
h工=h1+t+h2
4mm
h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm
h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm
橡膠工作行程H工
H工=h工+h修
9mm
h修為凸、凹模修模量，取5mm
橡膠自由高度H自由
H自由=4 H工
36mm
取H工為H自由的25﹪
橡膠的預(yù)壓縮量H預(yù)
H預(yù)=15﹪H自由
5.4mm
一般H預(yù)=10﹪～15﹪H自由
每個橡膠承受的載荷F1
F1=F卸/4
1958.8mm
選用四個圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=(
72mm
D為圓筒橡膠的內(nèi)徑，取d=12mm；p=0.5Mpa
校核橡膠的自由高度H自由
0.5≤H自由/D=0.5≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H安
H安=H自由-H預(yù)
30mm
5.模具總體設(shè)計
5.1模具的類型選擇
根據(jù)沖壓工藝分析可知，采用級進(jìn)沖壓，所以模具類型為級進(jìn)模。
級進(jìn)模是一種工位多、效率高的沖模。整個沖件的成形是在連續(xù)過程中完成的。連續(xù)成形是工序集中的工藝方法，可以使多種工序在一副模具上完成?？傊夁M(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)自動化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖裁有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級進(jìn)模輪廓尺寸較大，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。
5.2 定位方法的選擇
因為該模具采用的是條料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，無側(cè)壓裝置?？刂茥l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為條料的長度有一定的余量，可以靠操作工目測來定。
查[8]固定擋料銷選用標(biāo)準(zhǔn)件8×10，然可后進(jìn)行加工，
尺寸d(h11)|基本尺寸: 8
尺寸d(h11)|極限偏差: 0/－0.090
尺寸d1(m6)|基本尺寸: 4
尺寸d1(m6)|極限偏差: +0.012/+0.004
尺寸h: 2
L: 10
5.3 卸料、出件方式選擇
卸料裝置是多工位級進(jìn)模結(jié)構(gòu)中的重要部件。它的作用除了沖壓開始前壓緊帶料，防止各凸模沖壓時由于先后次序的不同或受力不均而引起帶料竄動，并保證沖壓結(jié)束后及時平穩(wěn)的卸料外更重要的是卸料板將對各工位上的凸模在受側(cè)向作用力時，起到精確導(dǎo)向和有效的保護(hù)。卸料裝置主要由卸料板，彈性元件，卸料螺釘和輔助導(dǎo)向零件所組成。
因為工件的厚度為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。
又因為是級進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件的方式比較便于操作與生產(chǎn)率的提高。
5.4 導(dǎo)向方式的選擇
為提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該模具采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6 主要零部件設(shè)計
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1.1落料凸模
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)果形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式，嵌拼式，階梯式，直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺肩固定，柳接，螺釘和銷釘固定，粘潔劑澆注法固定等。
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個M8的螺釘固定在墊板上，其與凸模固定板的配合為。其總長可按[2]公式2.9.2計算：
L=h1+h2+h+t=15+19.5+12.5+1=48
式中：L——凸模長度（mm）；
h1——凸模固定板的厚度（mm）；
h2————卸料板的厚度（mm）；
t——材料的厚度（mm）；
h——增長長度。它包括凸模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5到1），凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10到20mm。
6.1.2 沖孔凸模
沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差，容易彎曲和折段，所以必須采用措施提高它的強(qiáng)度和剛度，從而提高其使用壽命。其方法有以下幾種：
a：沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向，沖小孔凸模加保護(hù)與導(dǎo)向構(gòu)有兩種即局部保護(hù)與導(dǎo)向和全長保護(hù)與導(dǎo)向。
b：采用短凸模的沖孔模。采用厚墊板超短凸模結(jié)構(gòu)。由于凸模大為縮短，同時凸模又以卸料板為導(dǎo)向，因此大大提高了凹模的剛度。
c：在沖模的其他結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造上采取保護(hù)小凸模措施。如提高模架的剛度和精度；采用較大的沖裁間隙；采用斜刃壁凹模以減小沖裁力；取較大斜料力（一般取沖裁力的10%）；保證凸、凹模的間隙的均勻性并減小工作表面粗糙度等
因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模。具體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體的設(shè)計需要而定。
6.1.3 凹模
凹模采用整體式結(jié)構(gòu)，各沖裁的凹?？拙捎秒娀鸹ň€切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按[2]公式2.9.3、2.9.4計算：
凹模厚度 H=kb=0.3×55=16.5mm（查表2.9.5得k=0.3）
凹模壁厚 c=（1.5∽2）H=24.75∽33mm
取凹模厚度 H=20mm 凹模厚度c=30mm
凹模寬度 B=b+2c=（55+60）=115mm
凹模長度 L取195mm（送料方向）
凹模輪廓尺寸為 195mm×115mm×30mm。結(jié)構(gòu)可參考模具裝配圖。
6.2 定位零件的設(shè)計
落料凸模下部設(shè)置兩個導(dǎo)正銷，借用工件上φ5mm的孔作導(dǎo)正孔。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面1mm，所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為1.8mm。導(dǎo)正銷采用安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用配合。起粗定距的活動擋料銷，彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為6×16。
6.3 導(dǎo)料板的設(shè)計
到料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm,這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按[2]造表2.9.7選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為40∽45HRC，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。
6.4 卸料部件的設(shè)計
6.4.1卸料板的設(shè)計
卸料板的周界尺寸與凸凹模的周界尺寸相同，厚度為20mm。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40∽45HRC。
6.4.2 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×8mm。卸料螺釘?shù)奈膊繎?yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模端面1mm，有時誤差可以通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
6.5 模架及其他零部件的設(shè)計
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。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。
該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具中間位置，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凸凹模周界尺寸為依據(jù)，查[6]選擇模架規(guī)格為選擇模架規(guī)格。
導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為φ25×130，φ28×130；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為φ25×85×33，φ28×85×33。
上模座的厚度H上模取35mm，上模座墊板的厚度H墊取8mm，固定板的厚度取18mm，下模座的厚度H下模取40mm，那么，該模具的閉合高度：
H閉=H上模+H墊+H下模+H+L-h2
=（35+8+40+20+48-2）=149mm
式中：L-沖孔凸模長度，L=50mm；
H-凹模厚度，H=20mm；
h2-凸模沖裁進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。
可見該模具閉合厚度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。
6.6 沖壓設(shè)備的確定
壓力機(jī)應(yīng)根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)、生產(chǎn)內(nèi)批量的大小、模具的外形尺寸和計算的沖裁力工藝總值等情況來進(jìn)行選擇。
由表1知其沖壓工藝總力為175730.1N，所選壓力機(jī)的噸位必須大于所計算的沖裁力，經(jīng)查[6]、[9]選擇壓力機(jī)為開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下。
公稱壓力：250kN
滑塊行程：65mm
最大閉合高度：270mm
最大裝模高度：220mm
連桿調(diào)節(jié)高度：55mm
工作臺尺寸（前后×左右）：370mm×560mm
墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm
模柄孔尺寸：φ40mm×60mm
最大傾斜角度：300
6.7 模具總裝圖及工作原理
通過以上設(shè)計，可得到這套模具的總裝圖。模具的上模部分主要有上模板、墊板、落料凸模、沖孔凸模、凸模固定板等組成。下部分由下模座、凹模、凹模固定板、卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。沖孔廢件從漏料孔中漏出，工件從凹模中落下。
工作原理:條料送進(jìn)時采用固定擋料銷進(jìn)行定位，而有導(dǎo)料銷和導(dǎo)料板保證送料沿正確的方向送進(jìn)。當(dāng)條料送到指定位置時，上模在壓力機(jī)的作用下進(jìn)行沖壓。當(dāng)沖壓完成時，上模上行回程，卡在落料凸模上的廢料由彈性卸料板卸下，工件從凹模中落下。然后，再開始下一個行程。
6.8 模具的裝配
根據(jù)級進(jìn)模裝配要點，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙，試沖。返修。[10]
1. 凸、凹模預(yù)配 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀；將各凸模分別與相應(yīng)的凹模
孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。
2.凸模裝配 以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。
3.裝配下模 在下模座上劃中心線，按中心預(yù)緊凹模、導(dǎo)料板； 在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲； 將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動擋料銷、彈簧裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。
4.裝配上模 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模； 預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸 螺孔、銷孔； 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊； 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm； 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后緊固螺釘； 安裝導(dǎo)正銷、承料板；切紙檢查，合適后打入銷釘。
5.試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。
設(shè)計小結(jié)
在河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)習(xí)三年，收獲頗豐。三年來，在老師悉心的指導(dǎo)下，大大豐富了自己的文化知識，同時也為自己創(chuàng)造了一個很好的發(fā)展機(jī)會，為以后的人生道路選擇了正確的方向。
目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命
、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代速度較快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場變化，隨著計算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計算機(jī)輔助設(shè)計、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機(jī)輔助設(shè)計與制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。識。并且也加深了相關(guān)理論知識的認(rèn)識。同時熟練掌握了專業(yè)工具書的使用方法。在整個過程中，增強(qiáng)了自己的的能力。當(dāng)然，由于本人水平有限及缺乏生產(chǎn)實際經(jīng)驗，該設(shè)計難免存動手能力及獨立思考解決問題在不足之處。希望老師對此提出批評意見，在此表示萬分的感謝。
致謝
做畢業(yè)設(shè)計也是樹立目標(biāo)、為之努力、達(dá)到目標(biāo)。在接到畢業(yè)設(shè)計題目的那一刻開始，就得到了蘇老師的多方面的指導(dǎo)，如明白畢業(yè)設(shè)計題目的要求、在畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)注意的問題等等。在此對蘇老師表示深深的謝意。
“三人行，必有我?guī)煛薄Ｔ谧鳟厴I(yè)設(shè)計將近一個月的過程中，由于本人水平有限，遇到過不少棘手的問題，曾得到多位同學(xué)的大力幫助。在此對提供過幫助的同學(xué)表示深深的謝意。
在畢業(yè)設(shè)計過程中，我參考了其它很多的文獻(xiàn)如王孝培所編的《沖壓手冊》，其不僅鞏固了我所學(xué)的知識，并且擴(kuò)大了自己的視野。最重要的是這些文獻(xiàn)幫助我順利完
成了畢業(yè)設(shè)計論文。在此對這些文獻(xiàn)的作者表示深深的謝意。
參考文獻(xiàn)
[1]《沖壓模具手冊》 王孝培主編 機(jī)械工業(yè)出版社
[2]《沖壓模具設(shè)計與制造》 劉建超主編 高等教育出版社
[3]《模具設(shè)計與制造簡明手冊》 馮炳堯主編 上?？萍汲霭嫔?
[4]《鋼鐵材料手冊》 李春勝主編 江西科技出版社
[5] 《沖壓模具圖冊》 楊占堯主編 高等教育出版社
[6]《中國模具設(shè)計大典·第三卷》 李志剛主編 機(jī)械工業(yè)出版社
[7]《公差技術(shù)與配合測量》 薛彥成主編 機(jī)械工業(yè)出版社
[8]《冷沖壓模具設(shè)計與制造》 王秀鳳主編 北京航空航天大學(xué)出版社
[9]《金屬與塑料成型機(jī)械》 翟德梅主編
[10]《模具制造技術(shù)》 翟德梅主編
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