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南 京 工 程 學 院
畢業(yè)設計說明書(論文)
作 者： 張嬌 學 號： 088810202006
學 院： 江蘇財經(jīng)職業(yè)技術學院
專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設計
題 目： 玻璃底座裝飾板模具設計
指導者：
評閱者：
2012 年 4 月 淮 安
南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）
畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要
沖壓模具在實際工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動強度大、勞動量大，嚴重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應用到工業(yè)生產(chǎn)中來。
本文對冷沖壓技術的分類、特點及發(fā)展方向作了簡略概述；論述了沖壓零件玻璃底座裝飾版的形成原理、基本模具結構與運動過程及其設計原理；對典型的沖壓件模具進行了設計.本文講述的是復合模具沖裁，在對制件進行工藝性分析的基礎上，綜合考慮了模具生產(chǎn)的可行性和經(jīng)濟性，完成了模具結構形式的選擇、壓力機的選用、凸凹模間隙及落料模和沖孔模刃口尺寸計算、模具零部件結構設計和總裝零件圖的繪制。
關鍵詞 沖壓模具 裝飾板 復合模 落料 沖孔
第 I 頁
南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）
畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要
Title Glass base board mold design
Abstract
Punching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industrial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more.
The article mainly discussed the classification, feature and the developmental direction of the punching technology. Discusses the stamping parts glass base adornment version of the forming principle, the basic dies structure and the rate process and the principle of design; and designed some conventional punching die. This article tells of the composite die cutting. Based on the analysis of parts of the process in this article, considered mould production feasibility and economics, completed mold structural form selection, press the selection, clearance between punch and die and the blanking die cutting edge size calculation, and piercing die structure design of parts and assembling parts drawing.
Keywords Punching die dalle compound die Dropping Material Punching
第 IV 頁
目錄
前 言 1
第一章 緒論 2
1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景 2
1.2 沖壓工藝介紹 2
1.3 沖壓工藝的種類 3
1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 4
第二章 裝飾板復合模具設計 6
2.1加工零件介紹 6
2.2沖裁工藝方案選擇及模具結構形式確定 6
2.2.1方案種類 7
2.2.2方案的比較 7
2.2.3方案的確定 7
2.3沖裁工藝和沖裁模設計 7
2.3.1排樣設計 7
2.3.2材料利用率 8
2.4壓力計算與壓力中心點的確定 9
2.4.1落料沖裁力計算 9
2.4.2卸料力計算 10
2.4.3推件力計算 10
2.4.4頂件力計算 10
2.4.5總沖壓力計算 10
2.4.6壓力中心點的確定 10
2.5壓力機型號選擇 11
2.6主要零件尺寸計算 11
2.6.1凹模尺寸計算 11
2.6.2沖孔凸模尺寸計算 12
2.6.3凸凹模尺寸計算 14
2.6.4落料模的刃口尺寸計算： 14
2.6.5 沖孔模的刃口尺寸計算： 17
2.7其他零件的設計 18
2.7.1卸料橡膠的設計 18
2.7.2墊板結構與設計 19
2.7.3卸料板的設計 21
2.7.4 卸料螺釘選擇 22
2.8模座及模架設計 22
2.8.1模座材料 22
2.8.2模架外形 22
2.9模具閉合高度計算 25
第三章 模具裝配 27
3.1 設計構思 27
3.2零件的裝配 27
3.2.1干涉檢驗 28
3.2.2 裝配圖 28
第四章 沖壓模具零件加工工藝的編制 30
4.1凹模加工工藝編制 30
4.2凸模加工工藝編制 31
4.3卸料板加工工藝編制 32
4.4凸模固定板加工工藝編制 32
4.5上模座加工工藝編制 33
4.6下模座加工工藝編制 33
總 結 34
致 謝 35
參考文獻 36
南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）
前 言
?畢業(yè)設計是大學階段最后一項綜合性實踐環(huán)節(jié)，目的是通過課題的設計研究，培養(yǎng)綜合運用各門課程知識的能力，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。
在指導教師周密安排和精心指導下，這次畢業(yè)設計從確定設計課題、擬定設計方案、設該課題主要針對玻璃底座裝飾板零件，在對裝飾板沖孔、落料等成形工藝分析的基礎上，提出了該零件采用復合模的沖壓方案.
選好畢業(yè)設計題目是實現(xiàn)畢業(yè)設計目標、保證畢業(yè)設計質量的前提，我們的畢業(yè)設計的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實際。這個課題能較全面地應用學生所學專業(yè)知識或者將來工作所需的專業(yè)技術，達到綜合運用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術問題，又能夠培養(yǎng)學生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們高職?？粕膶I(yè)理論知識水平和實際設計能力，工作量恰當，能夠在規(guī)定時間內完成。
但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設計圖紙能真接用于生產(chǎn)，去造出零件，裝配成機器，并能滿足使用要求，也是不容易的。明確課題的性質、意義、設計內容、設計要達到的技術經(jīng)濟指標和完成時間，并確定好正確合理的設計方案是完成設計任務的保證，指導教師、企業(yè)技術員讓我們參與設計方案的討論，使我們對課題設計方案心中有數(shù)。
為了使我們很快地進入工作狀態(tài)，指導教師耐心向我們介紹機械產(chǎn)品設計方法、一般步驟和設計過程中應注意的事項。單位領導給我們足夠的空間到機加工生產(chǎn)車間，熟悉零件加工對設計的要求，使設計能用于生產(chǎn)。在設計中能主動請教指導老師，培養(yǎng)綜合運用機械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計算機繪圖、機械制造工藝等專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)查閱技術資料和其它專業(yè)文獻的能力。培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實的工作作風。沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。
通過本次設計，應使我在下述基本能力上得到培養(yǎng)和鍛煉：
沖壓制件的設計及沖裁工藝的選擇；一般沖壓件沖裁模具的設計能力；
在本次裝飾板模具設計畢業(yè)設計中，我可以隨時發(fā)現(xiàn)自己在每一步設計中的不合理處，會找出各種解決方案讓設計趨于合理，同時掌握了最先進的設計，加工及分析技術，提高了學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，使畢業(yè)設計真正成為了實際工作前的一次全過程模擬。
第一章 緒論
1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內模具進口總值達到600多億，同時，有近200個億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預計為600億元，模具及模具標準件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預計2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
1.2 沖壓工藝介紹
沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。
全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。
沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。
冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。
沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。
1.3 沖壓工藝的種類
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。
在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。
模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。
模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。
1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破
阻力一：機械化、自動化程度低
美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本國內250條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴重；封頭成形設備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的5~10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用；液壓成形，尤其是內高壓成形，設備投資大，國內難以起步。
突破點：加速技術改造
要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面，結合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化、機器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術改造，使盡早達到當今國際水平。而隨著微電子技術和通訊技術的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術基礎。應加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術、液壓成形技術、高精度復合化成形技術以及適應新一代輕量化車身結構的型材彎曲成形技術及相關設備。同時改造國內舊設備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。
阻力二：生產(chǎn)集中度低
許多汽車集團大而全，形成封閉內部配套，導致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復建設，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅39.2%。
突破點：走專業(yè)化道路
迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際上有競爭實力的沖壓零部件供應商。
阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套
目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。
突破點：所用的材料應與行業(yè)協(xié)調發(fā)展
汽車用鋼板的品種應更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴大應用已勢在必行。
阻力四：科技成果轉化慢先進工藝推廣慢
在我國，許多沖壓新技術起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進沖壓工藝應用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發(fā)費用投入少，導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術，對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。
突破點：走產(chǎn)、學、研聯(lián)合之路
我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉化為生產(chǎn)力。所以應圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術支持，企業(yè)為應用基地，形成產(chǎn)品、設備、材料、技術的企業(yè)聯(lián)合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。
阻力五：大、精模具依賴進口
當前，沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要，而且標準化程度尚低，大約為40%—45%，而國際上一般在70%左右。
突破點：提升信息化、標準化水平
必須用信息化技術改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術，特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(CAE)。加速我國模具標準化進程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標準件使用覆蓋率達到60%，2010年達到70%以上基本滿足市場需求。
第 5 頁
南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文）
第二章 裝飾板復合模具設計
2.1加工零件介紹
零件圖如下:圖2—1所示沖裁件，材料為SGCC,厚度為2mm，大批量生產(chǎn)。試制定工件沖壓工藝規(guī)程、設計其模具、編制模具零件的加工工藝規(guī)程。
零件名稱:玻璃底座裝飾板
生產(chǎn)批量:大批
材料: SGCC
厚度：t=2mm
圖2—1 產(chǎn)品零件圖
2.2沖裁工藝方案選擇及模具結構形式確定
該零件既有沖孔又有落料，共需兩個工序。材料為SGCC、厚度t=2mm的鍍鋅鋼。含碳量低，適合沖裁，工件結構簡單。尺寸精度按IT14。普通沖裁完全符合要求。模具結構采用彈性卸料、下方出料方式的倒裝模結構形式。
2.2.1方案種類
按工件包括落料、沖孔兩個基本程序，可有以下三種工藝方案。
方案一：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。
方案三：采用沖孔—落料同時進行的復合模生產(chǎn)。
2.2.2方案的比較
各方案的特點及比較如下。
方案一：模具結構簡單，制造方便，但需要兩道工序、兩副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后，進入第二道工序必然增大誤差，使工件精度、質量大打折扣，達不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)的需要。故不選此方案。
方案二：級進模式是一種多工位、效率高的加工方法。但級進模輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高，一般適用于大批量、小型沖壓件。而本工件尺寸輪廓較大，采用此方案，勢必會增大模具尺寸，使加工難度提高，因而也排除此方案。
方案三：只需要一套模具，工件的精度及生產(chǎn)效率要求都能滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高。故本方案采用沖孔、落料同時加工的方法。
2.2.3方案的確定
綜上所述，本套模具采用沖孔—落料復合模。
2.3沖裁工藝和沖裁模設計
2.3.1排樣設計
排樣方案：方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。
方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。
方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
根據(jù)工件形狀，確定采用無廢料排樣的方法是不可能做到的，但能采用有廢料和少廢料的排樣方法。經(jīng)過多次排樣計算，決定采用此種直排形式。如圖2–2。
圖2-2 排樣圖
確定搭邊值：搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。
查表，取最小搭邊值:工件間a1=1.8,沿邊a=2.0,為便于計算，取a1=2.0。
確定條料步距：送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。進距與排樣方式有關，是決定側刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結構有關。
進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。
步距為32mm，寬度為40+2.0+2.0=44（mm）。
2.3.2材料利用率
沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。
材料利用率的影響：η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結構廢料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。
排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質量、模具的的結構和壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下原則：
1）提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的形狀）。
2)排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。
3)模具結構簡單、壽命高。
4)保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。
因此可由下列公式計算：
η=nF1／LB×100％ （1）
式中：n—板料上實際沖裁的零件數(shù)量,
F1—零件的實際面積,
L—板料長度,
B—板料寬度。
取n為20，L=20×30+21×2=642（mm）
B=44cm
η=
=84.96 %≈85﹪
2.4壓力計算與壓力中心點的確定
2.4.1落料沖裁力計算
P落=KL落tτ （2）
L落=40×2＋30×2＋4×4＋3.14×9＝184.26（mm）
P落=1.3×184.26×2×300=143722.8（N）≈143.7（KN）
式中：K—系數(shù)，查表取K=1.3,
L落—落料周長,
t—材料厚度，t=2mm,
τ—材料抗拉強度，Mpa，查表τ＝255～333Mpa,取σ=300Mpa。
2.4.2卸料力計算
在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向回復和彈性翹曲回復）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力；一般按以下公式計算：
卸料力
PX=KXP落 （3）
PX=0.05×143.7=7.185（KN）
式中：PX—卸料力，
KX—系數(shù)，查表取K=0.04～0.05，取K=0.05
2.4.3推件力計算
PT=KTnP落 （4）
PT=0.055×143.7×3=23.7（KN）
式中：KT—系數(shù)，查表取KT=0.055,
n=凹模刃口高度／材料厚度=6/2=3
2.4.4頂件力計算
PD=KDP落 （5）
PD=0.06×143.7=8.622（KN）≈8.62（KN）
式中：KD—系數(shù)，查表取K=0.06
2.4.5總沖壓力計算
沖裁時壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，總的沖壓力根據(jù)模具結構不同，計算公式不同，采用彈壓卸料和下出件的模具時，總的沖壓力為
P總=P落+PX+PT
P總=143.7＋7.185＋23.7＝174.585（KN） （6）
2.4.6壓力中心點的確定
模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑快的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大的磨損，模具導向零件加速磨損，減低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，的按下述原則確定：
（1）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。
（2）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。
（3）形狀復雜的零件，多孔沖模，級進模的壓力中心可用解析法求出沖模壓力中心。
因此，模具壓力中心就是零件的中心。
2.5壓力機型號選擇
根據(jù)計算結果，初選壓力機型號為J23—25。其主要技術參數(shù)如下。
公稱壓力：250KN，
滑塊行程：55mm，
最大閉合高度：220mm，
閉合高度調節(jié)量：45mm，
滑塊中心線到床身距離：160mm，
工作臺尺寸：300mm×450mm，
工作臺孔尺寸：160×240mm，
模柄孔尺寸：40mm×60mm，
墊板厚度：40mm。
2.6主要零件尺寸計算
2.6.1凹模尺寸計算
落料凹模，采用整體凹模，安排凹模在模架上的位置時，依據(jù)壓力中心的數(shù)據(jù)，盡量保證壓力中心與模柄中心重合。
凹模厚度：H凹
H凹=Kb(≥15mm) （7）
H凹=0.42×40＝16.8(mm)，取H凹=20mm，
式中：K—修正系數(shù)，查[1]表取K=0.42，
b—沖裁件最大輪廓尺寸
凹模壁厚：C=（1.5～2）H=30～40(mm)，取凹模厚度H凹=20mm，壁厚C取30mm。
凹模寬度：B=b+2c （8）
B=40＋60＝100（mm）
凹模長度：L=40＋2×30＝100（mm）
根據(jù)工件圖樣，在分析受力情況及保證壁厚的強度下，凹模輪廓尺寸為100mm×100mm×20mm。
2.6.2沖孔凸模尺寸計算
（1） 沖孔凸模的結構和固定形式
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有所不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結構形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結構也可采用加強型結構。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結劑澆注法固定等。
圖2-3 凸模固定方式
本設計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用T10A鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理。圓凸模可采用高精度外圓磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質量。
凸模固定方式如圖2-3所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保證在工作時不被拉出，安全可靠。
（2）沖孔凸模長度的確定
凸模工作部分的長度應根據(jù)模具的結構來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質量及精度有所下降，嚴重時甚至會使凸模折斷。
圖2—4凸模尺寸
根據(jù)圖樣2—4：工件中有一個孔。因此需設計一個凸模，為了方便固定，都采用階梯式，
凸模長度：L1
L1=凹模+固定板+t （9）
L1=30+20+2=52mm
式中：固定板=（0.6～0.8）凹模，取固定板為20mm
所以圖2—5為沖孔凸模標準圖：
圖2—5 沖孔凸模
2.6.3凸凹模尺寸計算
凸凹模長度：H凸凹
H凸凹=h1+h2+t+h （10）
H凸凹=20+20+2+10=52m
式中：h1—卸料板厚度，取20mm，
h2—凸凹模固定板厚度，取20mm，
t—材料厚度，t=2mm，
h—卸料板與固定板之間的安全高度，取10mm
因凸凹模為模具設計中的配作件，所以應保證與沖孔凸模和落料凹模的雙邊合理間隙為Zmin。
2.6.4落料模的刃口尺寸計算：
本文設計的這套模具總體分為落料和沖孔兩大步驟，落料的刃口尺寸用凸、凹模配作加工法計算。
凸、凹模配作加工法的刃口尺寸計算，對于沖制薄材料（因Zmax和Zmin的差值很?。┑臎_模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產(chǎn)的沖模，常采用凸模與凹模配作的加工方法。
配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸模或凹模），然后根據(jù)基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件，這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，不必校核δp+δd≤Zmax-Zmin的條件，其中δp（（或δd）=△/4。并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。設計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應詳盡標注，而配作件上只標注公稱尺寸，不標注公差，但在圖紙上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin”。
由于形狀復雜工件各部分尺寸性質不同，凸模與凹模磨損情況也不同，有變大的、變小的，也有不變的，需對有關尺寸進行具體分析后，按前述尺寸計算原則區(qū)別對待。
落料模刃口尺寸設計時應以凹模座基準，配作凸模。
圖2—6為落料件和凹模刃口尺寸圖，凹模磨損后（雙點劃線）其刃口可分為3類。
(a)落料件 （b）凹模
圖2—6 落料件和凹模尺寸
凹模磨損后變大的尺寸（A類）：這類尺寸就是落料基準件凹模尺寸，A1d 、A2d 、A3d 、A4d應按下列式子計算：
Ad=（A-X△） （11）
代入得： A1d=29.88 A2d=39.88
A3d=11.88 A4d=14.94
凹模磨損后變小的尺寸（B類）：這類尺寸在落料凹模上相當于沖孔基準件凸模尺寸，Bd應按下列式子計算：
Bd=（B+x△） （12）
所以 ，由圖知Bd=6.12
凹模磨損后無變化的尺寸（C類）：這類尺寸相當于前述的孔心距，其凹模相對應的尺寸應按下列式子計算：
Cd=4
式中：A、B、C—工件公稱尺寸（mm）；
Ad 、Bd 、Cd——凹模刃口尺寸（mm）；
△ —零件公差，（mm）
X—系數(shù)，查表知X=0.5
δp—凸模刃口尺寸制造偏差，查表知δp=-0.020
δd—凹模刃口尺寸制造偏差，查表知δd=0.030
Zmin—凸凹模最小初始雙面間隙，查[1]表知Zmin=0.25，
按計算尺寸和公差制造凹模后，再按凹模實際尺寸并保證最小合理間隙Zmin配作凸模。凹模如圖2—7所示：
圖2—7 落料凹模
2.6.5 沖孔模的刃口尺寸計算：
沖孔模：
設工件的尺寸為6,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輪廓的最小極限尺寸，將凸模尺寸減小最小合理間隙值即得到凹模尺寸。根據(jù)下列計算公式計算：
dp= (dmin+x△) （13）
dd=(dp+Zmin) （14）
式中 dd 、dP—沖孔凹模、凸模刃口尺寸（mm）；
dmin——落料件的最大極限尺寸（mm）
△ —零件公差，（mm）
X—系數(shù)，查表知X=0.5
δp—凸模刃口尺寸制造偏差，查表知δp=-0.020（mm）
δd—凹模刃口尺寸制造偏差，查表知δd=0.030（mm）
Zmin—凸凹模最小合理間隙，查[1]表知Zmin=0.25（mm）
Zmax—凸凹模最大合理間隙，查[1]表知Zmin=0.36（mm）
得 dp=（6+0.12X0.5）=6.06
dd=(6.06+0.25) =6.31
校核｜δP｜+｜δd｜≤Zmax-Zmin
0.02+0.03≤0.36-0.25
0.05≤0.11（滿足間隙公差條件）
所以設計合理。
2.7其他零件的設計
2.7.1卸料橡膠的設計
沖模所選用的橡膠一般為聚氨脂橡膠（PUR）。橡膠允許承受的載荷較彈簧大，并且安裝調整方便，所以在沖模中應用很廣泛。
卸料板工作行程： h=t+h1+h2+h3 （15）
t—工件材料厚度 2mm
h1—沖裁時凸模進入凸凹模深度取1mm
h2—模具維修時刃模量 2mm
h3—開啟時卸料板高出凸凹模 1mm
總工件行程：h =2+1+2+1=6mm
橡膠的自由高度： （16）
取h自由=24mm，
橡膠的預壓縮量：。 （17）
橡膠的安裝高度：H安=H自由—H壓=24—3.6=21.4mm。 （18）
選用4個圓筒形橡膠，則每個橡膠承受的載荷F1=F/4=6240/4=1560N（19）
因為 PX=nAp （20）
所以 A= PX/ np=1560/(4x0.5)=780mm2
查[1]表，橡膠外徑×孔徑×高度=φ32×φ10.5×25
式中 P—橡皮預壓縮狀態(tài)下的單位壓力，取0.5Mpa,
A—橡膠的橫截面積
2.7.2墊板結構與設計
條件：沖裁時，如果凸模的端部對模座的壓應力超過材料的許用壓應力，這時需要在凸模端部與模座之間加上一塊強度較高的墊板。
σy≥[σy] （21）
式中：σy—凸模端面壓應力，Mpa，數(shù)值為F/A，
[σy]—模座材料許用的壓應力，數(shù)值，鑄鐵約為100Mpa，鋼鐵約為200Mpa，
F—沖裁力，N，
A—凸模支承端面積，mm2
下面校核下模與凸凹模之間是否需要加墊板
A=40×30-2×6×4=1152mm2，
F=12480N，
σy—凸模端面壓應力數(shù)值為10.8Mpa。
10.8Mpa﹤100Mpa,
所以本設計采用鑄鐵材料加墊板。墊板如圖2—8,2—9所示：
圖2—8 上墊板
圖2—9 下墊板
2.7.3卸料板的設計
剛性卸料與彈性卸料的比較：
剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結構為倒裝的場合。
彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復合模的卸料裝置。
工件平直度較高，料厚為2mm相對較厚，卸料力較大，彈壓卸料模具沒有剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且剛性卸料板對工件施加的力較大，但也不會損傷工件表面，模具結構多用于倒裝，所以采用剛性卸料。
卸料板的尺寸及形狀,直徑視情況而定，厚度：Hx=10mm，卸料板材料選用45鋼，不用熱處理淬硬。
2.7.4 卸料螺釘選擇
圖2-10卸料螺釘尺寸關系
1－卸料螺釘 2－凸模
卸料螺釘結構形式采用標準卸料螺釘結構，凸模刃磨后須在卸料螺釘頭下加墊圈調節(jié)。
卸料螺釘尺寸關系：為保持裝配后卸料板的平行度，同一付模具中各卸料螺釘?shù)拈L度L及孔深Ｈ見如下圖2-10，據(jù)圖2－10,各尺寸關系如下：
H=(卸料板行程)+(模具刃磨量)+h1+(5～10mm) （22）
模具刃磨量＝5mm，h1=6
則H＝21+5+6+8＝40mm
d1＝d+(0.3～0.5)mm
＝16＋0.4
＝16.4mm
e＝0.5～1.0mm取e＝1.0mm
2.8模座及模架設計
2.8.1模座材料
一般選用鑄鐵，上下模座板加墊板。
2.8.2模架外形
a.確定導向方式：
方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模，只有兩個方向的送料，操作不方便。
方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。
方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產(chǎn)用的自動沖壓模架。
方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。
根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，該復合模采用后側導柱模架的導向方式，即方案二最佳。
b．確定模架：
如果模座為圓形，其直徑比凹模外徑大30～70mm，若為矩形，其長度應比凹模外形尺寸長40～70mm，而寬度可與凹模深度或稍大一些。當采用導柱導向時，還應留出足夠的安裝導柱導套的位置。
根據(jù)以上條件：查[2]表得，取后側導柱模架，尺寸為：
上模座：100mm×100mm×30mm, GB/T2855.5
下模座：100mm×100mm×40mm, GB/T2855.6
導柱：Φ 22mm×160mm， GB/T2861.1
導套：Φ22mm×78mm×28mm， GB/T2861.6
由此可得到上下模座：如圖2—11,2—12
圖2—11 上模座
圖2—12 下模座
2.9模具閉合高度計算
H模=H上模+H墊板+H凸模+H凸凹模+H下模+H凸凹模墊板-h2 （23）
=30+20+52+52+40+10-1=203mm
式中：H?！＞唛]合高度，
H上?！夏Ｗ穸?，
H墊板—上、下墊板厚度，
H凸?！鼓ｉL度，
H凸凹?！拱寄ｉL度，
H下?！履Ｗ穸龋?
H凸凹模墊板—凸凹模墊板厚度，
h2—凸凹模沖裁后進入凹模的深度。
H模指模具在最低工作位置時，下模座的平面與上模座頂之間的距離。（不含模柄高度）
壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點時，工作臺面（不含墊板高）至滑塊下平面的距離。
要求：模具的閉合高度與壓力機的閉合高度相協(xié)調。
即： Hmax－5mm≥H模≥Hmin+10mm （24）
式中： Hmax—壓力機最大閉合高度，
Hmin—壓力機最小閉合高度。
所選J23―25型壓力機，Hmax=220mm，Hmin=175mm。
即： Hmax－5mm≥H?！軭min+10mm （25）
220-5≥H模≥175+10
215mm≥H?！?85mm
第三章 模具裝配
3.1 設計構思
在進行模具結構及零件設計時，需首先根據(jù)條料排樣圖確定總體結構，然后一次為基礎，詳細設計其中的組成零件。這一過程實際上就是自頂向下的設計過程。模具組成零件的形狀除受成形工藝形狀約束外，還受其在模具中所處的位置及其他零件的關系約束，只有總裝在結構基礎上，才能獲得零件的相關約束，進行零件的設計。
為此，在利用CATIA進行建模時，應采用自頂向下的設計模式，依次實現(xiàn)模具結構及零件的設計。具體表述為：首先，根據(jù)條料排樣圖確定模具的總體框架結構，從典型結構庫中實體化一種導向結構圖，然后直接在該總體結構下，設計其他相關模具零件，以使零件設計和裝配設計相關聯(lián)。這樣，在設計某一零件時，其相關零件的形狀變化可被自動處理，從而保證設計結構一致性。當零