購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814
編號：
畢業(yè)設計說明書
題 目： 某冷凝器側板的沖壓模具
設計及制造工藝分析
學 院： 機電工程學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學生姓名： 覃 珊
學 號： 1000110118
指導教師： 蔣占四
職 稱： 副教授
題目類型： 理論研究 實驗研究 √工程設計 工程技術研究 軟件開發(fā)
2014年3月1日
II
摘 要
本次設計的任務是某冷凝器側板沖壓模具設計及制造工藝分析，根據沖壓件的結構特點及技術要求，圍繞如何提高生產率、降低生產成本、簡化模具結構，對工件進行工藝分析，并提出了各種可能的沖壓工藝方案，最終確定采用一套由落料、沖孔復合和彎曲、翻邊復合組成的沖壓工藝方案。
在工藝分析的基礎上，計算工藝參數，詳細設計了落料沖孔、彎曲翻邊兩套復合模具結構。在設計過程中，計算出了零件展開尺寸，并對模具的排樣做出了合理的布置，使材料得到充分利用。通過計算各種沖裁力，對壓力機進行合理噸位的選擇，并確定了模具壓力中心。再根據確定的工藝方案，進行模具的校核，最終，設計模具制造與裝配工藝。
采用此工藝方案和模具結構，提高了冷凝器側板的生產效率和產品質量。
關鍵詞：冷凝器側板；工藝分析；模具設計；落料沖孔復合模；彎曲翻邊復合模
Abstract
The task of this design is design of Stamping die and manufacturing process analysis for Condenser side plate stamping die design. according to the structure of stamping parts and technical requirements, focusing on how to improve work efficiency and reduce the production cost and simplify the die structure, Process analysis was carried out on the workpieces, and puts forward the stamping process scheme for all possible, and ultimately determine the stamping process program with a set of blanking, punching composite and bending, flanging composite.
On the basis of technology analysis and calculation parameters, and the detailed design for blanking punching, bending, flanging two sets of compound die structure. In the process of design, calculated developed dimension of parts, and the layout of the mold made reasonable decorate for make full use of the material. By calculating the various blanking force on the tonnage presses a reasonable choice, and to determine the center of pressure of the mold. According to determine the processing plan, mold check, in the end, the design of mold manufacturing and assembly process.
With this process program and die structure, improved production efficiency and product quality condenser side plate.
Keywords：condenser side plate; process analysis; die design; blanking punching composite die; bending flanging composite die;
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告紙
目 錄
引言 1
1 畢業(yè)設計（論文）的要求與數據 2
2 零件的沖壓工藝分析 2
2.1 制件總體方案分析 2
2.2 零件的力學性能分析 2
2.3 零件的精度和粗糙度 3
2.4 最小相對彎曲半徑 3
2.5 最小彎曲邊高度 3
2.6 最小圓角半徑 4
2.7 沖裁件的最小孔直徑 4
2.8 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離 4
2.9 最大翻邊高度 4
3 工藝方案的確定 5
3.1 沖壓該零件所需要的基本工序 5
3.2 方案比較與確定 5
4 落料沖孔復合模設計 6
4.1 主要工藝參數計算 6
4.1.1 工件展開尺寸計算 6
4.1.2 排樣設計與計算 7
4.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計算 8
4.1.4 模具壓力中心 9
4.2 壓力機的選用 11
4.2.1 沖裁設備的選擇 11
4.2.2 沖壓設備規(guī)格的確定 11
4.3 模具刃口尺寸計算 12
4.3.1 刃口尺寸計算 12
4.4 模具設計 13
4.4.1 卸料裝置 13
4.4.2 推件裝置 13
4.4.3 凸凹模設計 14
4.4.4 凸模 15
4.4.5 凹模 17
4.4.6 模架的選擇 17
4.4.7 模柄 18
4.4.8 固定件與定位元件 19
4.4.9 彈性元件 20
4.4.10 其他零件 21
4.5 模架閉合高度及壓力機有關參數的校核 22
4.5.1 公稱壓力 22
4.5.2 滑塊行程 22
4.5.3 閉合高度 22
4.5.4 壓力機工作臺面的尺寸 23
4.6 落料沖孔復合?？傃b圖設計 23
4.6.1 落料沖孔復合模工作過程 23
4.7 主要零件加工工藝的編制 24
4.8 落料沖孔復合模的安裝與調試 28
4.8.1 模具裝配順序 28
4.8.2 模具的調試 28
5 翻邊彎曲復合模 29
5.1 模具工作部分尺寸計算 29
5.1.1 彎曲工作部分計算 29
5.1.2 翻邊刃口尺寸 29
5.1.3 彎曲時模具的圓角半徑與凹模深度 30
5.1.4 彎曲回彈量 30
5.2 沖壓力的計算和設備的選擇 30
5.2.1 翻邊力的計算 30
5.2.2 彎曲力的計算 30
5.2.3 選擇沖壓設備 31
5.3 模具設計 32
5.3.1 翻邊凸模 32
5.3.2 凸凹模 32
5.3.3 凹模 33
5.3.4 凸模 33
5.3.5 凹模固定板 34
5.3.6 卸料裝置 34
5.3.7 頂出裝置 34
5.3.8 模柄 35
5.3.9 模架 36
5.3.10 固定于定位元件 36
5.3.11 其他零件 36
5.4 模具閉合高度和壓力機有關參數的校核 37
5.4.1 公稱壓力 37
5.4.2 滑塊行程 37
5.4.3 閉合高度 37
5.4.4 壓力機工作臺面的尺寸 38
5.5 彎曲翻邊復合模總裝圖設計 38
5.5.1 彎曲翻邊復合模的工作過程 39
5.6 主要零件加工工藝的編制 39
5.7 彎曲翻邊復合模的安裝與調整 42
5.7.1 模具的調整 42
6 總結 45
謝 辭 46
參考文獻 47
桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告紙 第47頁 共47頁
引言
在現代社會中，科技的進步促使工業(yè)生產行業(yè)發(fā)展得突飛猛進，許許多多的新鮮血液注入，實現了很多新型工藝、新型設備、新型技術以及新型材料在工業(yè)生產行業(yè)中的應用。從而使得沖壓這項技術的不斷改進與創(chuàng)新，模具設計及制造的水平實現快速的提升。
沖壓加工應具有的三要素是：沖壓設備、沖壓模具以及沖壓材料。而沖模是將金屬或非金屬材料單個加工及批量加工成型所需要沖件的專門的工具。只有合理的設計沖模、選擇合適的沖壓設備，并將它們安裝調試準確，才能沖壓出合格的制件。而沖壓技術廣泛運用于板料的加工中沖壓成型中，在現代汽車、電器、航空等行業(yè)中，廣泛應用到鈑金件。而沖模在沖壓工藝中非常重要，如果用不符合要求的沖模對工件進行加工，就會使得沖壓件的質量不能達到設計要求，且進行批量沖壓生產時效率極其低?？梢?，沖模在沖壓加工中占有舉足輕重的地位。在現代工業(yè)中，更多的是要求產品生產成本更加經濟，生產周期越短越好，只有這樣，才能在工業(yè)技術飛速發(fā)展的今天立于不敗之地。當今工業(yè)生產的先進設計技術和新工藝的發(fā)展運用在模具的設計和制造中，讓人們更能體會到模具在現代工業(yè)中的實用價值。
如今工業(yè)生產中，人們運用計算機技術和制造技術有機結合，實現了模具設計、制造加工一體化，與運用傳統(tǒng)制造相比較，產品生產周期大大縮短了，產品質量有了很顯著的提高，生產的成本與降低了很多，為工廠帶來了更大的競爭優(yōu)勢和更高的經濟效益。而我國的模具制造技術相對于發(fā)達國家而言，還存在著非常大的差距，根本無法滿足國內市場對模具的需求，許多高精密等高檔模具還需要從國外進口。我國的制造業(yè)技術正在迅猛發(fā)展，且模具制造在沖壓加工行業(yè)在機械制造中扮演著越來越重要的角色，在市場環(huán)境高速發(fā)展的趨勢下，不久的將來，我國將由模具大國向模具強國漸漸轉變。
作為機械制造行業(yè)的后輩，學習模具相關的知識就顯得尤為重要。本次設計是空調中常應用到的冷凝器側板的沖壓模設計，所以設計的任務主要是模具類型的選擇和工作部分的制造，借此設計以鞏固之前所學的模具知識。在滿足工藝要求的基礎上，盡可能使設計的模具結構簡單，操作安全，還需要考慮模具的制造周期以及經濟性是否符合現代工業(yè)的要求。這樣不僅能設計和制造出先進的模具，也能充分地利用現代科技為工業(yè)的發(fā)展提供技術支持。
1 畢業(yè)設計（論文）的要求與數據
本設計是冷凝器側板的沖壓模具及工藝設計分析，某凝器側板主要尺寸如圖1-1。要求所設計模具結構可能簡單，以降低成本，提供加工效率。
圖1-1冷凝器側板結構尺寸
沖壓技術要求：
1. 材 料：08F
2. 材料厚度：0.6mm
3. 生產批量：200萬
4. 精 度：IT13.
2 零件的沖壓工藝分析
2.1 制件總體方案分析
在如圖1-1所示冷凝器側板零件圖，其材料厚度t為0.6mm，由08F薄板沖壓而成。零件內外形結構比較復雜，精度要求為IT13，內孔精度要求為IT11~IT12，生產批量為200萬次，4個Φ10的內孔翻邊高度一致，是一個包括落料、沖孔、翻邊、彎曲（雙向）等多種工序的復雜零件，零件材料較薄，且工件左右和前后兩端不對稱，整體尺寸不太大，產量較大，故要求所設計模具結構更加合理、經濟、可靠，使得沖壓件的生產應具備較低的成本和較高的生產效率[[] 李文元，江熒.冷凝器側板沖壓工藝與級進模設計[J]. 模具工業(yè)，2007,8: 23-25.
]。
2.2 零件的力學性能分析
該零件的加工材料為08F，為優(yōu)質碳素鋼；經查資料，可知其機械性能如表2-1。由此知該材料塑性較好，對拉深、沖孔、彎曲等工藝都比較合適。零件厚度t=0.6mm，對于該零件的尺寸來說，成型比較容易。
表2-1沖壓材料的力學性能[[] 宛強.沖壓模具設計及實例精解[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.3.
]
材料
材料狀態(tài)
力學性能
抗剪強度τ/Mpa
抗彎強度σb/Mpa
伸長率δ10/%
屈服強度σs/Mpa
08F
已退火
220-310
280-390
32
180
2.3 零件的精度和粗糙度
沖裁件的外形輪廓所能達到的經濟精度一般要低于IT11級，而內孔所能達到的經濟精度要低于IT10級。將以上公差精度與圖1中工件所標注的尺寸公差和工件要求的精度（IT13級）比較，可認為該工件的精度要求能夠在沖壓加工工藝中得到保證[[] 牟林，胡建華.沖壓工藝與模具設計[M].中國林業(yè)出版社，2005.11.
]。
2.4 最小相對彎曲半徑
板料彎曲時外層受拉，當拉伸應力超過材料的強度極限時，板料外層將出現彎曲裂紋，而對于同一材質的板料而言，能否出現裂紋取決于rmint的大小[3]。
查表得08F材料的最小彎曲半徑為：
rmin=0.4t=0.4×0.6mm=0.24mm<1.1mm
故不會發(fā)生彎裂。
2.5 最小彎曲邊高度
進行直角彎曲時，如果彎曲的直立部分過小，將會生產出形狀不規(guī)則或穩(wěn)定性不好的零件[3]。為了避免這種情況，應該使直立部分的高度H＞2.5t，才不需要在彎曲部位加工槽。
H＞2.5t=2.5×0.6=1.5mm
即彎曲最小直邊高度Hmin=1.5mm；
而該工件的直邊高度為
H=5-0.6-1.1=3.3>1.5
符合要求。
2.6 最小圓角半徑
沖裁件的內、外形轉角出要盡量避免尖角，而以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時的開裂，減少沖裁時的崩刃和過快磨損。沖裁件的圓角半徑一般要大于或等于板厚的一半，即
Rmin>0.5t=0.5×0.6mm=0.3mm
而零件上的外形圓角半徑R=3mm>Rmin，符合落料沖裁時的加工工藝要求。
2.7 沖裁件的最小孔直徑
沖孔尺寸如果太小的話，會造成凸模強度不能滿足沖裁要求。沖孔的孔徑與孔的形狀、材料的力學性能、材料厚度和模具結構等有關[3]。08F材料的抗彎強度τ=210—310Mpa，t=0.6mm，經查表得圓形孔最小孔徑：
dmin≥t=0.6mm
dmin小于沖壓件中的最小圓孔（?2.8），故符合沖裁工藝要求。
2.8 沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離
沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的最小距離如果過小，會使沖壓件的質量得不到保證，會使孔與孔之間的材料發(fā)生扭曲，或使邊緣材料變形。復合沖裁時，因模壁過薄而容易破損，一般情況下，當沖孔邊緣與沖孔外形邊緣不平行時其值a1不應小于板料厚t，平行時其值a不小于1.5t[3]。由圖1-1零件可知：
C1=5-2.82=3.6mm>1.5t=1.5×0.6=0.9mm
C2=9.5-102=4.5>1.5t
C3=25.4-2×102=15.4mm>1.5t
由以上計算可知需要，各個孔的加工能夠滿足工藝性要求。
綜上分析可得，工件滿足加工工藝要求，可采取先落料、沖孔，后彎曲、翻邊成形。
2.9 最大翻邊高度
翻邊時孔不破裂所能達到的最小m值，稱為極限值mmin表示[3]。翻邊系數越小，材料能產生的變形程度就越大。工藝上，實際的翻邊系數一定要大于或等于材料所允許的極限翻邊系數，不然進行內翻邊沖壓時，孔會發(fā)生破裂而影響沖壓件的質量。
圖2-1孔的翻邊
（1）由圖2-1圖2-1孔的翻邊，需要在平板毛坯上先預沖孔，預沖孔的孔徑為：
d=10+0.6-2H-0.43r-0.72t=5.2mm
其中H=3.6mm
r=1.1mm
t=0.6mm
所以相對直徑：
dt=5.20.6≈8.67
根據沖壓材料厚度不同，不同孔口狀態(tài)的低碳鋼的極限翻邊系數不同，生活中需要根據實際情況選用，08F材料的極限翻邊系數mmin=0.44[3]。
（2）校核最大翻邊高度
Hmax=D21-mmin+0.43r+0.72t=10.621-0.44+0.43×1.1+0.72×0.6=3.873mm>3.6mm
其中：D=10.6mm；
零件可以一次翻邊h=3mm的高度，而不需要再進行二次翻邊。
3 工藝方案的確定
3.1 沖壓該零件所需要的基本工序
① 落料；②預沖4個?5.2mm孔；③沖底部一個?2.8mm孔，④翻邊；⑤首次彎曲成形；⑥二次彎曲成形
3.2 方案比較與確定
（1）方案1：采用單工序模。
分析：該工件的加工需要落料、沖孔、翻邊、彎曲（雙向彎曲）4套單工序模進行沖壓。其主要的特點是模具結構簡單，加工制造容易，安裝調試很方便。但需要通過制造4套單工序模，模具制造成本增高，經過4個工序對工件進行加工，工件質量不容易保證，而且生產效率低，不適應工件大批量生產的需要。
（2）方案2：采用兩套復合模。先采用落料—沖孔復合模沖裁展開件（沖孔包括預沖4個?5.2mm孔和沖裁一個?2.8mm的孔，再用彎曲翻孔復合模對工件進行沖壓成型（彎曲包括雙向彎曲）。
分析：復合模加工的最明顯的特點是生產效率高，沖裁出的制件的精度高，沖模的輪廓尺寸較小，所以廣泛適用于生產批量大、精度要求高的沖裁件。但模具結構相對較復雜。使用兩套復合模加工也可保證工件制造精度要求，且分兩套模具加工，工件外形相對簡單，復合模的結構相對變得簡單。且生產效率相對也較高。
（3）方案3：采用級進模加工。即使用一套模具加工成型。
分析：采用一套級進模對零件進行加工，減少了模具和沖壓設備的數量，工件精度相對較高，操作方便且便于實現生產的自動化，故生產效率高，能夠滿足大批量生產的要求。對于特別復雜或孔邊距較小的沖壓件，在使用復合模沖制不容易時，可采用級進模逐步沖裁加工。但其主要的缺點是模具結構尺寸大，對沖壓設備的要求較高，制造成本很高，安裝工藝復雜，故需要的技術要求高，模具制造周期長。
方案比較：
結合工件外形尺寸、生產批量和精度要求，工件外形尺寸大，生產批量屬大批量生產。使用5套單工序模沖壓時，零件的質量得不到保證。使用級進模加工，雖然生產率高，但級進模模輪廓尺寸大，且制造加工工藝復雜，模具生產成本高，制造周期長。而對于復合模言，沖裁?2.8的邊緣小孔時，模具強度方面可以保證，且復合模生產率高，也有利于實現生產的自動化，分兩套模具進行加工，模具制造相對級進模更簡單，加工零件精度要求可以得到保證。綜上所述，此次工件采用方案2進行加工。
4 落料沖孔復合模設計
4.1 主要工藝參數計算
4.1.1 工件展開尺寸計算
如圖1-1所示的彎曲件是由直邊和圓弧組成，根據工件變形前后中性層長度不變的原則，來確定彎曲件毛坯的展開尺寸。
毛坯展開長度L
L=∑li+∑π×φ180r+λt （4–1）
其中∑li為直邊長度和；
∑π×φ180(r+λt）為圓弧長度和；
φ=90；
r=1.1mm；
t=0.6mm；
故
L1=121.2-1.1-0.6+5-1.1-0.6+π×90180×1.1+0.33×0.6=124.8mm
同理可得，由rt=1.20.6≈2，查資料得，層位移系數λ=0.33[3]；
L2=22.7-1.2-0.6+10-1.2+π×901801.2+0.33×0.6=31.9mm
零件展開如圖4-1所示。
圖4-1冷凝器側板展開圖
4.1.2 排樣設計與計算
（1）排樣方式
排樣是指在條料（或板料）上合理的布置工件，并設計合理的搭邊值，使條料在模具上沖裁加工時，保證有足夠的余量，以補償條料在送進過程發(fā)生的偏移量。合理的排樣是不僅能夠提高材料的利用率，更重要的是為了保證沖裁工件的質量，條料不被拉入模具型腔內而使模具造成不正常磨損，從而使模具的使用壽命得到保證。
綜上所述，由于毛坯的形狀和尺寸較大，且形狀類似于長方形，為了保證工件的精度要求，這里使用直排有廢料排樣的布置，排樣圖如圖4-2所示。
圖4-2排樣圖
（2）確定搭邊值
排樣中相鄰兩工件之間的余料或工件與條料邊緣的余料稱為搭邊值[3]。設置排樣的最小搭邊值是為了補償送料誤差，在保證工件沖裁質量的同時，最大限度的利用材料。如果設置的搭邊值過小，送料過程產生偏差，就有可能沖裁出廢品率極高的工件。
搭邊值一般是由經驗確定的，沖裁時的最小搭邊值：a=1.8mm，a1=2mm[3]。
（3）材料的利用率
此次沖裁選用無側壓裝置送料，則可有以下計算：
①送料進距
h=L1+a1=124.8+2≈126.8mm
②條料寬度
b=(L2+2a)-?0=(31.9+2×1.8）-0.40≈35.5-0.40
式中b——條料的寬度尺寸；
?——條料寬度的裁剪單向（負向）公差，與條料寬度和板料厚度密切相關關， ?=0.4mm[2]；
③材料的利用率
η=nAbh×100%=1× 3858.94126.8×35.5=85.7%
式中：A——沖裁面積（包括內形結構沖裁廢料），由CAXA算出A=3858.94mm；
n——一個進距內沖裁件的數目[3]。
4.1.3 沖裁力、卸料力、和推件力的計算
（1）沖裁力的計算
沖裁力是指沖裁過程中的最大剪切抵抗力，計算沖裁力的目的是為了合理選擇壓力機（選擇多少噸位的沖壓設備）和設計模具（如選擇彈性元件等）[3]。
此次設計的模具落料采用平刃沖裁，計算如下所示：
①落料力
F落=KL3tτ=1.3×307×0.6×280=67.06×103N
式中：F落——落料力，N;
L3——沖裁件落料的總周長，mm；用CAXA計算得L=307mm；
t——材料厚度，mm；
τ——材料抗剪強度，Mpa；參照表1中的τ值，這里取τ=280 Mpa；
K——系數，考慮到模具刃口的磨損、凸模與凹模的間隙不均、材料性能的波動和材料厚度偏差等因素而增加的安全系數，常數K=1.3[3]。
②沖孔力
F孔=KL4tτ=1.3×74.14×0.6×280=16.2×103N
式中：F孔——落料力，N；
L3——沖裁件沖孔的周長，mm；
L3=4×π×5.2+π×2.8=74.14mm
故
F=F落+F孔=83.26KN
③卸料力
F卸=K卸F落=0.045×67.06×103=3.02×103N
式中：F卸——卸料力，N；
K卸——卸料力系數，查資料得K卸=0.04~0.05，這里取K卸=0.045[3]；
④推件力
F推=nK推F孔=10×0.055×16.2×103=8.91×103N
式中：F推——推料力，N；
K推——推件力系數，查資料得K推=0.055[3]；
n——同時卡在凹模洞口的件數，n=ht，h為凹模刃口直壁高，mm[3]；這里取凹模刃口直壁高h=6mm，則n=ht=6/0.6=10。
⑤總沖壓力P
因為模具采用彈性卸料裝置和下出料的復合模沖裁，故可得：
P=F+F卸+F推=95.22×103N=95.19KN
4.1.4 模具壓力中心
沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。計算壓力中心的目的是為了在設計模具時，將壓力機滑塊中心與模柄軸線重合，從而使模具能夠正常進行沖壓加工。如果沖壓過程中壓力中心有較大的偏移，則會使模具工作部分受力不均勻，刃口容易磨損從而不能保證沖裁件的質量，模具的使用壽命也將大大減少。
用解析法求模具的壓力中心坐標，在工件上建立XOY坐標如圖4-3所示。根據合力對某一軸之力矩等于各分力對同一軸力矩之和的力學原理，求出壓力中心坐標。
X0=F1x1+F2x2+…+FnxnF1+F2+…Fn=L1x1+L2x2+…+LnxnL1+L2+…Ln=i=1nLixii=1nLi （4–2）
Y0=L1y1+L2y2+…+LnynL1+L2+…Lni=1nLiyii=1nLi （ 4–3）
式中：x1，x2，…，xn——各線段壓力中心距離X軸坐標；
y1，y2，…，yn——各線段壓力中心距離Y軸坐標；
L1，L2，…，Ln——各線段長度。
圖4-3壓力中心
各線段長度尺寸及壓力中心坐標如表4-1所示。
表4-1各線段尺寸及壓力中心坐標
i
Li
xi
yi
i
Li
xi
yi
1
108.9
0
67.39
9
6.939
11.396
6.47
2
4.712
1.091
123.749
10
8.396
7.198
9.94
3
25.896
15.948
124.84
11
4.712
1.091
11.03
4
4.712
30.805
123.749
12
16.368
22.396
31.44
5
118.839
31.896
62.419
13
16.368
22.396
56.84
6
4.712
30.805
1.091
14
16.368
22.396
82.24
7
14.5
21.646
0
15
16.368
22.396
107.64
8
4.712
12.487
1.091
16
8.796
5
16.74
經計算得到下列數據：
i=1nLi=381.289mm
i=1nLixi=6526.574
i=1nLiyi=24046.42
將上面求得的數據代入公式，便能計算出壓力中心坐標（X0，Y0）；
X0=i=1nLixii=1nLi=17.12mm
Y0=i=1nLiyii=1nLi=63.06mm
故（X0，Y0）=（17.12，63.06）。
4.2 壓力機的選用
4.2.1 沖裁設備的選擇
結合沖裁件的生產批量（200次）、工藝方法與性質及沖裁件的尺寸、形狀與精度等要求，此次選擇沖裁設備類型為開式壓力機。
4.2.2 沖壓設備規(guī)格的確定
沖壓設備類型選定后，進一步根據沖裁件的尺寸、所設計的模具尺寸以及沖裁力來確定設備的規(guī)格，即
（1）所選壓力機的的公稱壓力一定不能小于沖裁時所需的沖裁壓力，即F壓力機>F總。同時還要一定的力量儲備，選擇的設備噸位一般為1.3F總，即1.3 F總=123.75KN；
（2）壓力機的行程大小適當；
（3）所選壓力機的閉合高度和應與沖模的閉合高度與相適應，即滿足Hmax-5mm≥Hm≥Hmin+10[3]；
（4）壓力機工作臺面的尺寸必須大于下模座的外形尺寸，還有留有模具安裝固定的余地。
綜合以上選擇原則，查資料可選擇開式雙柱可傾壓力機J23-25，其主要技術參數如下[[] 王秀鳳，張永春.冷沖壓模具設計與制造第二版[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.7.
]：
公稱壓力：250KN
滑塊行程：65mm
滑塊行程次數：55次/min
最大閉合高度：270 mm
封閉高度調節(jié)量：55mm
工作臺尺寸（前后×左右）：370 mm×560mm
工作臺孔徑孔尺寸（前后×左右×直徑）：200mm×290mm×?260mm
模柄孔尺寸（直徑×深度）：?40mm×60mm
最大傾斜角度：30°
墊板厚度：50mm
4.3 模具刃口尺寸計算
對于復合模而言，沖裁件的尺寸精度主要取決于凸、凹模以及凸凹模的刃口尺寸及公差，模具的合理間隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證。
4.3.1 刃口尺寸計算
凸模和凹模刃口尺寸計算方法有分開加工計算和配作加工計算兩種方法。因為本次加工的冷凝器側板展開件外形較復雜，故采用配作加工的方法，這樣可以降低基準件的加工精度要求，沖裁間隙是依靠配作來保證，而無需滿足加工偏差和間隙的關系式，更大大降低模具的加工成本。
如圖4-1所示的工件展開圖中未標注公差的尺寸精度按圖1-1中工件所要求的尺寸精度等級（IT13級）來標注。查資料可得各尺寸的極限偏差數值?，F將零件中的尺寸進行分類：
A類尺寸：
20.5mm——20.5-0.330mm；
31.9mm——31.9-0.390mm；
114.9mm——114.9-0.540mm；
3mm——3-0.140mm。
B類尺寸：
?5.20+0.12， ?2.80+0.1，
C類尺寸：
124.8mm——124.8±0.5mm；
（1）落料時，選擇凹模作為基準件，進行落料沖裁過程中，工作部分發(fā)生磨損，刃口部分尺寸增大。
凹模計算尺寸如下：
Ad=（A-x?)0+?4 （4–4）
其中，查資料得磨損系數x=0.75[3]；則可得計算如下：
20.5d=（20.5-0.75×0.33）0+14×0.33=20.250+0.08mm
31.9d=（31.9-0.75×0.39）0+14×0.39=31.610+0.10mm
114.9d=（114.9-0.75×0.54）0+14×0.54=114.50+0.14mm
3=(3-0.75×0.14）0+14×0.14=2.90+0.04mm
C=C±?8 （4–5）
124.8d=124.8±1.08=124.8±0.13mm
（2）沖孔時，以凸模作為基準件，進行沖孔加工時，工作部分發(fā)生磨損，刃口部分尺寸減小。
經查表得磨損系數x=0.75[3]；
制件尺寸標注為B0+?，凸模計算尺寸如下：
Bp=（B-x?)-?4+0 （4–6）
?5.2d=（5.2-0.75×0.12）-14×0.120=5.11-0.030mm
?2.8d=（2.8-0.75×0.1）-14×0.10=2.73-0.030mm
凸凹模的刃口尺寸按凸、凹模的實際尺寸按間隙配制，并保證雙面間隙在0.048mm~0.072mm之間。
4.4 模具設計
倒裝復合模的生產效率比正裝復合模的生產效率高，而此次工件生產為大量生產，為了提高生產效率，此次設計采用落料凹模在上模的倒裝復合模。
4.4.1 卸料裝置
卸料結構用于條料、廢料從模具工作部分上卸下的裝置，有剛性卸料和彈性卸料兩種裝置[3]。
剛性卸料裝置卸料力大，卸料可靠，但沖裁時坯料得不到壓緊，因此，沖壓得到的制件精度不太高。而彈性卸料裝置常用于沖壓材料厚度小于1.5mm的板料（此次沖壓工件材料t=0.6mm），在沖壓過程中，彈性元件起到壓料作用，使得制件得到較高的平面度高，卸料力一般比較小。本次沖裁所需要的卸料力不大，故采用由卸料板、橡皮與卸料螺釘組成的彈性卸料系統(tǒng)，其結構安裝在下模。
4.4.2 推件裝置
推件裝置是用于制件從凹模型腔中推出，也同樣分為剛性和彈性兩種。
結合此次設計的復合模，選用的推件裝置為上模裝有打桿、推件桿、推板與推件塊組成的剛性推出系統(tǒng)。在沖壓結束后，上模回程，壓力機上的橫梁撞擊上模中的打桿，裝在模柄內的打桿在橫梁的阻擋下下落，并通過推板、推件桿，推下推件塊將制件從凹?？字型瞥?。
4.4.3 凸凹模設計
（1）凸凹模最小壁厚
由2.8中的計算可知，復合沖裁時，凸凹模的壁厚壁能滿足沖裁要求，不容易破損。
（2）凸凹模外形尺寸
凸凹模外形截面用于工件的落料，應與工件外形相同，其刃口尺寸在根據凸、凹模的實際尺寸做配。
（3）凸凹模長度
凸凹模長度L應根據實際設計的模具結構確定。由于模具中采用橡膠、卸料板組成彈性卸料裝置和凸凹模固定板把凸凹模固定在下模中，可計算凸凹模長度：
L=H1+H2+H3=20+10+13=43mm
式中：H1——凸凹模固定板厚度；
H2——卸料板厚度；
H3——預壓橡膠塊的厚度；
凸凹模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度60~62HRC，其凸凹模圖見圖4-4。
圖4-4凸凹模
4.4.4 凸模
（1）凸模外形結構、尺寸確定
沖孔凸模截面尺寸與沖裁件孔形狀一致，即都為圓形截面，刃口尺寸在4.3.1已計算出。
（2）凸模長度
凸模長度要根據模具實際結構而定。凸模長度：
L=h1+h2+h3+h4+h5=20+25+1+5+1=52mm
式中：L——凸模長度，mm；
h1——凸模固定板厚度，mm；厚度按經驗公式h1=0.6~0.8H,這里取h1=20mm。
h2——落料凹模厚度，mm；
h3——材料厚度，取t=1mm；
h4——凸模的修模量，mm，取5mm；
h5——凸模進入凸凹模的深度，取1mm。
沖?5.21孔和?2.8孔的凸模，因為它們的凸模直徑很小，故采用如圖4-5和圖4-6所示的凸模結構形式（圖4-5、圖4-6為安裝磨平后的實際尺寸），其最突出特點是適用于沖裁凸模直徑小的場合。
圖4-5沖φ5.2孔凸模實際尺寸
圖4-6沖φ2.8孔凸模實際尺寸
（2）?2.8凸模強度與剛度的校核
由于此次設計凸模的結構細長，需要對其進行壓應力與彎曲應力的校核，以此來檢查其危險斷面尺寸和自由長度是否能夠滿足強度和剛度要求，以防止凸模在沖壓過程中被壓彎。
① 應力的校核
由表1-1已知，08F沖壓材料的抗剪強度τ=220~310Mpa，屬低碳鋼。經查資料可得，凸模允許的相對最小直徑（d/t）min=0.75~1.20[[] 薛啟翔.沖壓工藝與模具設計實例分析[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.4
]。
而設計的凸模相對最小直徑：
d/t=2.7250.6=4.54>（dt ）min
②彎曲應力的校核
已知，設計的凸模為無導向凸模，則在沖裁的過程中，凸?？v向所承受的壓力包括沖裁力和推件力。
?2.8孔的沖裁力
L=π×2.8=8.8mm
F孔=KL4tτ=1.3×8.8×0.6×280=1922N
而推件力F推大約取1000N，則
F壓=F孔+F推=2922N
實際的壓力應增加30%，則
F實=1.3F壓=1.3×2922=3799N
lmax=π2EIminnμ2F實=π2×2.2*105×(π×2.725464)2.5×22×3799=12.44mm>12mm
故凸模的強度與剛度滿足要求。
凸模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度58~62HRC。
4.4.5 凹模
凹模結構設計成平刃直壁式，其直壁刃口高度h與工件材料厚度，經查表得可取h=6mm~9mm，這里取h=8mm。
通常采用經驗公式計算凹模尺寸：
凹模厚度：
Hd=KL1=0.2×124.8≈25mm
取H=25mm。
凹模壁厚：
C=1.5~2Hd （4–7）
取C=35mm。
式中：K——系數，查表得K=0.2[3]；
L1——工件展開最大長度尺寸，mm。
形狀復雜或制件尺寸較大時，凹模壁厚C應取較大值，一般凹模壁厚不得小于15mm。
所以
凹模的總長為：
L=L1+2C=1248+2×35=194.8mm
凹模的總寬度為：
B=L2+2C=31.9+2×35=101.9mm
式中：L2——工件展開最大寬度尺寸，mm。
根據上述計算結果，在沖模標準件中選擇凹模周界尺寸，其尺寸為：200mm×125mm×25mm。
凹模的刃口形式有很多種，而階梯型刃口凹模，刃口厚度較大，將推件塊安裝于凹模內，因其導向好，特別適用于把制件反向推出、材料較薄的復合模中，故此次采用階梯型凹模刃口。
凹模制造材料采用：Cr12MoV；熱處理：淬火、回火，硬度60~62HRC。
4.4.6 模架的選擇
（1）模架
模架由上模座、下模座、導柱、導套四個部分組成。
模架按導向形式的不同，有滑動導向模架、滾動導向模架、滑動導向鋼板模架、導板模模架[3]。
按導柱在模架上的固定位置的不同，可分為后側導柱模架（GB/T 2851.3—1990）、中間導柱模架（GB/T 2851.5—1990）、四導柱模架（GB/T 2852.3—1990）、對角導柱模架（GB/T 2851.1—1990）[[] 周樹銀.沖壓模具設計及主要零部件加工[M].北京理工大學出版社，2010.7.
]。
考慮橫向和縱向送料都比較方便，且沖裁時偏移力不大，故選用后側導柱（GB/T 2851.3—1990），其特點是導向裝置裝在后側?？紤]到沖裁件的厚度?。╰=0.6mm），因此選用H6/h5配合的I級精度模架，故選擇滑動導向模架，其導向沖壓能滿足沖壓制件的精度要求。
（2）上、下模座
模座分為上模座和下模座，它們既是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖裁力，因此需要有足夠的強度、剛度以及足夠大的外形尺寸。
設計原則：
①模座要有足夠的厚度，一般取凹模厚度的1~1.5倍（從4.4.5知凹模厚度為30mm），矩形模板的長度比矩形凹模長度大40mm~70mm，其寬度應稍大于凹模寬度；
②所選用的模座必須與壓力機的工作臺和滑塊的有關尺寸相適應[3]；
③模座的上、表面粗糙度為Ra3.2~0.8μm。
（3）導柱、導套
導柱、導套的配合間隙：必須小于沖裁間隙。此次設計應按H6/h5配合。采用H7/r6壓入模座的安裝孔。
綜合以上考慮，根據標準確定
下模座尺寸為：200mm×125mm×50mm GB2855.5—2008
上模座尺寸為：200mm×125mm×40mm GB2855.5—2008
導柱d/mm×L/mm：A25h5×180 GB2861.1—81
導套d/mm×L/mm：A25H6×85×33 GB2861.6—81
上、下模座采用用材料：HT200，熱處理：時效。
導柱與導套的材料為：20鋼；熱處理：滲碳淬火，滲碳深度為0.8~1.2mm、硬度58~62HRC。
4.4.7 模柄
模柄的作用是將模具的上模座固定在壓力機的滑塊上進行沖裁，模柄的形狀很多，而壓入式模柄因為能保證較高的同軸度和垂直度，被廣泛應用于許多中小型模具[3]。故在此選用壓入式模柄，它與模座孔采用過渡配合H7/m6，為了防止模柄轉動，在安裝完成后打入銷釘。
特別注意的是：模柄的長度不能大于壓力機滑塊里模柄孔的深度，并且模柄直徑要和模柄孔相同。在已選用的壓力機已得模柄直徑d=40mm，經查表可得選擇模柄標記為B40×100 GB2862.1—81.Q275。如圖4-7所示。
模柄的材料為：Q275；熱處理：不必。
圖4-7模柄
4.4.8 固定件與定位元件
（1）螺釘、銷釘
螺釘與銷釘都是標準件，設計模具時按標準選用，它們在模具中分別起固定和定位的作用。模具中廣泛應用內六角螺釘和圓柱銷釘，其中M6mm~M12mm的螺釘和?4mm~?10mm的銷釘最為常用。
在此選用M10mm螺釘和?8的銷釘對模具進行固定和定位。
螺釘、銷釘均材料選用：Q275；熱處理：淬火、回火，硬度HRC 43~48。
（2）固定擋料銷
在卸料板上安裝固定擋料銷，用于條料的送進定位，以保證準確的搭邊值，使工件順利沖裁。固定擋料銷為標準件，查資料可選擇規(guī)格為A6×4×2 GB2866.11—81[4]，如圖4-8所示。
材料：45鋼；熱處理：淬火、回火，硬度HRC 43~48。
圖4-8固定擋料銷
（3）卸料螺釘
卸料螺釘選用圓柱頭內六角螺釘，在卸料板上安裝4個卸料螺釘，并配合橡膠進行卸料。根據標準選用卸料螺釘的規(guī)格為：M10×76 GB2867.6—81，其結構如圖4-9所示。
材料：45鋼；熱處理：淬火、回火，硬度：35~40HRC。
圖4-9卸料螺釘
4.4.9 彈性元件
常用的彈性元件有彈簧和橡膠。用橡膠做彈性元件，它所能允許承受的載荷比彈簧大，而且安裝也比較簡單、方便，故此次選用橡膠作為彈性元件。
橡膠的自由高度為
H自由=3.5~4H工作 （4–8）
其中H工作為工作行程與修模量或調整量（4~6mm）之和，這里調整量取4mm。
H工作=3+1+4=8mm
H自由=3.5~4×8=28~32mm
這里取H自由=28mm。
橡膠的裝配高度為
H2=0.85~0.9H自由=0.85~0.9×28=23.8~25.2mm
這里取H2=24mm。
（1）橡膠受力使所產生的彈壓力
P=qF （4–9）
式中：P——橡膠墊受壓時產生的彈壓力，N；
q——橡皮墊的單位壓力，Mpa，當壓縮量為15%時，查參考資料得q=0.5Mpa[3]；
F——橡膠橫截面積；
選用4塊?30的環(huán)形橡膠，則橡膠橫截面積：
F=4*π302-102=10053mm2
橡膠的工作壓力：
P=qF=0.5×10053=5027N
（2）橡膠的校核
橡膠墊的工作壓力P應大于卸料力F卸，同時，橡膠墊的高度與直徑的比值H/D應在0.5~1.5之間，才能保證橡膠墊有足夠彈性，使其正常卸料。
即
P=5027N>F卸=3.02×103N
HD=2830=0.93
經校核，橡膠墊板設計的外形尺寸及高度能符合工作要求。
4.4.10 其他零件
（1）凸模固定板
凸模固定板的作用是將凸模按一定相對位置壓入固定后，安裝在上模座的正確位置上，其外形尺寸與凹模輪廓尺寸一致，厚度可為凹模厚度的60%~80%[6]。即厚度t=60%~80%×30=(18mm~24mm)，故固定板的厚度t為20mm，即
凸模固定板尺寸為：200mm×125mm×20mm。
制造材料采用：Cr12，熱處理：不必。
（2）凸凹模固定板
凸凹模固定板的作用是將凸凹模安裝在下模座的正確位置上，其厚度必須要大于15mm，并且外形尺寸與凹模外形輪廓尺寸一致。這樣才能使凸凹模固定牢固。這里取固定板的厚度為20mm，即
凸凹模固定板尺寸為：200mm×125mm×20mm。
制造材料：Cr12，熱處理：不必。
（3）墊板
墊板裝在固定板與上模座（或下模座）之間，它的作用是承受凸模和凸凹模的壓力，防止過大的沖裁力在上、下模座上壓出凹坑，從而影響模具的正常工作，沖壓制件的質量得不到保障。外形與凹模外形尺寸一致，厚度一般取3mm~10mm，這里設計墊板厚度為8mm，且必須熱處理，以增強抗壓強度。
這里取墊板尺寸為：200mm×125mm×8mm。
墊板材料采用：Q275，熱處理：淬火、回火，硬度43~48 HRC。
（4）卸料板
卸料板的邊界尺寸與凹模周界尺寸相同，厚度t=10mm，因此卸料板的尺寸為：200mm×125mm×10mm。
材料選擇Cr12；熱處理：淬火，硬度43~48HRC。
4.5 模架閉合高度及壓力機有關參數的校核
4.5.1 公稱壓力
壓力機的公稱壓力250KN>總壓力P=95.22KN，沖裁力的大小得到保證，故壓力得到校核。
4.5.2 滑塊行程
壓力機的滑塊行程為65mm大于成品制件高度（t=0.6mm），能保證板料的放入和成形件的順利取出，故得以校核。
4.5.3 閉合高度
模具的閉合高度：
Hm=40+8+20+25+1+54+8+50=206mm
從壓力機型號已知：Hmax=270mm；M=55mm；則
Hmin=270-55=215mm
其中：M為閉合高度調節(jié)量，H墊=50mm。
沖模的閉合高度Hm應介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。即滿足
Hmax-H墊+5mm≥Hm≥Hmin-H墊+10mm （4–10）
即
270-50+5>206>215-50+10
225mm>206mm>175mm
所以壓力機閉合高度與沖模閉合高度相適應。
4.5.4 壓力機工作臺面的尺寸
壓力機工作臺面尺寸（370mm×560mm）大于下模座（200mm×125mm）的外形尺寸，并保留了安裝固定的余地，且工作臺孔徑孔尺寸（前后×左右×直徑=200mm×290mm×?260mm）能保證沖孔的廢料順利漏出。
綜上所述，所選壓力機合適，壓力機得到校核。
4.6 落料沖孔復合模總裝圖設計
4.6.1 落料沖孔復合模工作過程
該模具為落料沖孔倒裝式復合模，上模部分固定落料凹模和沖孔凸模，下模部分安裝凸凹模，模架采用后導柱形式，以導柱、導套進行導向，采用導料進行銷導料，固定擋料銷進行定位。上模下行時，落料凹模將彈性卸料板壓下，凸模也進入凸模中的凹?？?，同時完成落料與沖孔。當上模部分隨壓力機返回時，橡膠因不受壓力的作用而恢復正常高度，從而卸料板在下將條料從凸凹模上卸下。以此同時，打桿受打桿橫梁的推動，并通過推板、推桿和推件塊將沖壓件從落料凹模中推出。沖孔產生的廢料不需要使用推出裝置推出而直接從凸凹模的漏孔中直接漏出。
裝配圖詳見圖4-10。
圖4-10落料沖孔復合模裝配圖
1.下模座；2.卸料螺釘；3.墊板；4.凸凹模固定板；5.卸料板；6.固定擋料銷；7.推件塊；8.凸模固定板；9.上模座；10.內六角螺釘；11.墊板；12.凸模1；13.推桿；14.推板；15.打桿；16.模柄；17.止轉銷；18凸模2；19.圓柱銷；20.導套；21.落料凹模；22.凸凹模；23.橡膠；24.導柱；25.圓柱銷；26.內六角螺釘；27.導料銷
4.7 主要零件加工工藝的編制
根據零件圖上的尺寸及技術要求，其主要零件的加工工藝過程如下面的表格所示。
表4-2凹模加工工藝過程[6]
工序號
工序名稱
工序內容
1
備料
備Cr12MoV塊料：205mm×130mm×30mm
2
熱處理
退火
3
刨
刨六面，互為直角，留單邊余量0.5mm
4
磨平面
磨六面，互為直角
5
鉗工劃線
劃出各孔位置線；
6
加工螺釘孔、安裝孔穿絲孔
鉆鉸螺紋孔、銷釘孔，鉆穿絲孔、鉆銑安裝孔
7
熱處理
熱處理工藝，淬火、回火達到硬度HRC 60~62
8
磨平面
精磨上下平面，保證平行度為0.01
9
線切割
按圖線切割，輪廓達到尺寸要求
10
鉗工精修
與凸凹模外形實際尺寸配作，保證雙面間隙達到設計要求
11
檢驗
按圖紙要求
表4-3凸模2加工工藝過程
工序號
工序名稱
工序內容
1
備料
備Cr12MoV棒料：?15×55
2
熱處理
退火
3
車外圓及端面
車外圓到尺寸?11mm、 ?8mm、?7mm、?5.11mm，車端面至長度到47mm，留磨削余量0.4mm，其余達尺寸設計要求
4
檢驗
用游標卡尺檢驗
5
熱處理、表面處理
熱處理：淬火、回火，保證硬度58~62HRC
6
萬能磨
磨外圓?8mm，?7mm，?5.11mm達到設計尺寸要求，保證各外圓面的粗糙度
7
鉗工研磨
與凸凹模中的凹孔研配，以保證雙面間隙達到設計要求
8
磨削
與凸模固定板裝后同磨平，保證長度尺寸47mm
9
檢驗
按圖紙要求
表4-4凸凹模加工工藝過程[6]
工序號
工序名稱
工序內容
1
備料
備Cr12MoV塊料：140mm×45mm×60mm
2
熱處理
退火
3
刨
刨六