短臂沖壓成形工藝分析及模具設(shè)計(jì)
短臂沖壓成形工藝分析及模具設(shè)計(jì),沖壓,成形,工藝,分析,模具設(shè)計(jì)
邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1 前言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個(gè)重要的專業(yè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強(qiáng)，應(yīng)用知識(shí)面寬。隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。模具作為一種工具已廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)之中。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門都越來(lái)越多地依靠模具來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)加工。模具已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。模具已成為當(dāng)代工業(yè)的重要手段和工藝發(fā)展方向之一?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)效益的提高，在很大程度上取決于模具的發(fā)展和技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平。
為了更進(jìn)一步加強(qiáng)我們的設(shè)計(jì)能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)計(jì)也是我們專業(yè)在學(xué)完基礎(chǔ)理論課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計(jì)的目的：
一、綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，進(jìn)行一次沖壓模設(shè)計(jì)的實(shí)際訓(xùn)練，從而提高我們獨(dú)立工作能力。
二、鞏固復(fù)習(xí)三年以來(lái)所學(xué)的各門學(xué)科的知識(shí)，以致能融貫通，進(jìn)一步了解從模具設(shè)計(jì)到模具制造整個(gè)工藝流程。
三、掌握模具設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)，熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足，錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)老師批評(píng)、指導(dǎo)，不勝感激。
2 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型
2.1 工件零件
對(duì)下圖一沖壓件進(jìn)行設(shè)計(jì)，材料為Q235，厚度為2mm。批量：1000件，精度要求不高，可用公差等級(jí)為IT14級(jí)。零件圖如圖10.1所示：
圖 2.1 工件圖
2.2 工藝分析
此工件形狀比較復(fù)雜,但精度要求不高只有IT14 級(jí),主要工序有沖孔、落料、壓筋、切舌，沖孔尺寸有4×φ6;落料尺寸有:70 、45°、50 、60°、37、75、30; 壓筋尺寸有：25，定位尺寸有:38±0.2；切舌尺寸有：15、15，定位尺寸有:15±0.2；Q235是普通碳素鋼,材料狀態(tài):未淬火;抗剪強(qiáng)度τ=304~373MPa,抗拉強(qiáng)度σb=432~461MPa;屈服點(diǎn)τs=253MPa;伸長(zhǎng)率 τ10=19~23%;從它的力學(xué)性能可知它的沖裁性較好.
沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。沖壓加工時(shí)，板料在模具的作用下，于其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力，當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定程度時(shí)，板料就會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對(duì)應(yīng)的變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。這對(duì)沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)率都有很大影響。沖裁組合方式要根據(jù)生產(chǎn)批量，工件尺寸公差等級(jí)，對(duì)工件尺寸、形狀的適應(yīng)性，模具制造、安裝調(diào)整和成本，操作方便與安全來(lái)決定。綜上分析，要選取在滿足工件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本低、壽命長(zhǎng)、操作方便又安全的工藝方案。其具體要求為：
對(duì)沖裁件形狀與尺寸的要求
1.沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、對(duì)稱、最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些基本形狀所組成。在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計(jì)成少、無(wú)廢料排樣的形狀。
2.沖裁件的外形或內(nèi)孔的轉(zhuǎn)角處、應(yīng)盡量避免有過(guò)尖的銳角，宜采用圓角連接。
3.沖裁件的孔徑太小時(shí)，凸模易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料的機(jī)械性能、凸模強(qiáng)度和模具結(jié)構(gòu)。沖小孔的凸模宜采用保護(hù)套。
4.沖裁件上局部凸出或凹入部分應(yīng)避免有窄長(zhǎng)的切口和狹長(zhǎng)的槽、否則會(huì)降低模具壽命和工件質(zhì)量。
5.沖裁件上孔與孔之間，孔至邊緣之間的距離不宜過(guò)小，否則會(huì)產(chǎn)生孔與孔間材料的扭曲或使邊緣材料變形。也會(huì)影響沖模的強(qiáng)度及工件的質(zhì)量都不易保證。
沖裁件對(duì)尺寸精度的要求
一般普通沖裁所得到?jīng)_裁件的尺寸精度在IT10～I(xiàn)T11級(jí)以內(nèi)。本工件材料為Q235，厚度為2mm。具有良好的沖壓性能,且沖裁件結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，所以精度按照IT14級(jí)制造。取磨損系數(shù)X=0.5。
結(jié)論
（1） 材料：Q235鋼板是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的可沖壓性能。
（2） 工件結(jié)構(gòu)形狀：沖裁件內(nèi)、外形應(yīng)盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命，建議將所有90°清角改為R1的圓角。
（3） 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均未標(biāo)注公差，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。經(jīng)查公差表，各尺寸公差為：
、、、、、、。
2.3 確定工藝方案模具結(jié)構(gòu)類型
因該工件屬大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的生產(chǎn)批量，尺寸精度和材料種類與厚度，選擇模具的導(dǎo)向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下兩種模具結(jié)構(gòu)方案：
方案一：采用復(fù)合沖裁模結(jié)構(gòu)。
即：在壓力機(jī)滑塊一次行程中、在模具同一工位同時(shí)完成沖孔和落料。
復(fù)合模有如下特點(diǎn)：
1、沖裁出來(lái)的產(chǎn)品精度高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對(duì)位置一致性好。
2、沖件表面較為平整。
3、適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。
4、沖模面積較少。
方案二：采用級(jí)進(jìn)沖裁模結(jié)構(gòu)。
即：在壓力機(jī)滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進(jìn)行工件的內(nèi)形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。
級(jí)進(jìn)模有如下特點(diǎn)：
1、 材料利用率較高。
2、 凸模形狀簡(jiǎn)單，提高模具使用壽命。
3、 工作效率比較高。
該工件材料為Q235，厚度為2mm。大批量生產(chǎn)，精度要求不高，IT14級(jí)即可，對(duì)比以上兩種方案決定采用級(jí)進(jìn)模沖裁結(jié)構(gòu)。
通過(guò)到工廠的調(diào)研，了解到其工件包括下料、落料、沖孔、壓筋、切舌幾個(gè)工序。經(jīng)過(guò)研究可采用以下幾個(gè)方案來(lái)實(shí)施:
1、 下料——壓筋——沖孔——切舌——落料
2、 下料——沖孔——切舌——壓筋——落料
3、 下料——沖孔——切舌——落料——壓筋
4、 下料——沖孔切舌落料——壓筋
5、 下料——沖孔落料——切舌壓筋
6、 下料——壓筋沖孔——切舌落料
第一、二、三種方案是工廠采用的一般方案，主要是用來(lái)小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率不高，模具設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。
第四種方案是把落料、切舌和沖孔有一副連續(xù)模來(lái)做。采用此方案則要求設(shè)計(jì)的模具精度比較高。成本較大。
第六種方案把落料、沖孔、壓筋和切舌分成兩副模具，可以滿足大批量生產(chǎn)的要求，同時(shí)也可以節(jié)省模具成本，對(duì)模具的要求不是很高。設(shè)計(jì)的模具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。
第五種方案相對(duì)第六種方案來(lái)說(shuō)，主要考慮模具和工件的定位和壓一般成形規(guī)律，與尺寸精度的影響。
通過(guò)和老師討論第五種方案較好。
2.3.1 定位裝置
為了使條料送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置,保證沖出合格的制件,同時(shí)考慮到零件生產(chǎn)批量不多,且要求模具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單,所以采用定位銷定位。
因?yàn)榘辶虾穸萾=2mm,屬于較厚的板材,且制件尺寸不大,固采用側(cè)面兩個(gè)始用擋料銷定位導(dǎo)向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的強(qiáng)度,在送給方向采用一個(gè)固定擋料銷.
2.3.2 卸料裝置
連續(xù)模沖裁時(shí)，條料將卡在凸凹模外緣，因此需要在下模設(shè)置卸料裝置。
在下模的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、較厚且精度要求不太高的工件沖裁。第二種彈性卸料，常用于沖裁厚度少于1.5mm的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。第三種廢料切刀卸料，主要用于大中型零件沖裁或成形見切邊。由于該零件的條料較厚，故采用第一種剛性卸料結(jié)構(gòu)。
2.3.3 導(dǎo)向裝置
采用二導(dǎo)柱式模架。
3 沖孔落料模模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 工件展開圖
圖 3.1 工件展開圖
3.2 排樣及計(jì)算條料寬度及確定步距
沖裁件在條料、帶料或板料上布置的方法稱為排樣，沖件的合理布置與沖件的外形有很大的關(guān)系。按材料的經(jīng)濟(jì)利用程度或廢料的多少，排樣可分為有廢料排樣與少、無(wú)廢料排樣兩大類。按零件在條料上的布置形式，排樣又可分直排、斜排、對(duì)排、對(duì)頭斜排、多排、混合排等形式。無(wú)廢料排樣是指工件與工件之間、工件與條料側(cè)邊之間均無(wú)廢料。少?gòu)U料排樣是指沿工件的部分外形切斷或沖裁，而廢料只有沖裁刃之間的搭邊或側(cè)搭邊。無(wú)廢料排樣是全部沿工件外形沖裁，在沖裁刃之間，工件與條料之間均無(wú)搭邊。
根據(jù)以上敘述可見，采用少，無(wú)廢料排樣要求工件的相應(yīng)無(wú)搭邊部分公差等級(jí)于板材一致或根本上無(wú)公差要求。鑒于圖示工件的尺寸、外形及公差等級(jí)，采用少、無(wú)廢料排樣均不能滿足要求，因此選用有廢料排樣，且為直排法。
排樣時(shí)工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料稱為搭邊及側(cè)搭邊。
根據(jù)以上敘述可見，采用少，無(wú)廢料排樣要求工件的相應(yīng)無(wú)搭邊部分公差等級(jí)于板材一致或根本上無(wú)公差要求。鑒于圖示工件的尺寸、外形及公差等級(jí)，采用少、無(wú)廢料排樣均不能滿足要求，因此選用有廢料排樣，且為直排法。
排樣時(shí)工件與工件之間及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料稱為搭邊及側(cè)搭邊。搭邊值的合理確定關(guān)系到工件的質(zhì)量及模具的壽命。
首先查有關(guān)表確定搭邊值。根據(jù)零件形狀，兩工件間按圓弧取搭邊值b=2.5,側(cè)邊按圓形取搭邊值a=2.2,條料與導(dǎo)料板間的間隙，垂直于送料方向的工件尺寸為。
連續(xù)模進(jìn)料步距為32.5mm。
條料寬度按相應(yīng)的公式計(jì)算：
B=(D+2a+⊿) （3.1）
查表 ⊿=1
B=(121+2.2×2+1)
=124.4.
3.3 材料利用率的計(jì)算
一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為材料利用率。
材料利用率
η=A/（SB）×100％ （3.2）
A——一個(gè)步距內(nèi)工件的有效面積mm
S——送料步距mm
B——條料寬度mm
A=3307.29mm
η=3307.29/(35×124)×100%= 76.205%
畫出排樣圖2如下：
圖 3.2 排樣圖
3.4 計(jì)算總沖壓力
由于沖模采用剛性卸裝置和自然漏料方式，故總的沖壓力為：
P0=P+Pt （3.3）
P=P1+P2 （3.4）
而式中 P1--------落料時(shí)的沖裁力
P2--------沖孔時(shí)的沖裁力
按推料力公式計(jì)算沖裁力：
P1=KLtτ （3.5）
其中：K 為系數(shù) 見表3-13
L 為工件的輪廓長(zhǎng)度（mm）
為材料的抗剪強(qiáng)度（）
t 為材料的厚度（mm）
查附表41 τ=340MPa
=1.3×298×2×340/10000
=26.34（KN）
P2=1.3×2×3π×4×2×340/10000
=6.66(KN)
按推件力公式計(jì)算推件力Pt：
Pt=nKtP （3.6）
其中：n 為卡再凹模里料的個(gè)數(shù)=h/t。h為凹模刃壁垂直部分高度（mm）
t為料厚（mm）
見表3-16
P 為沖裁力N。
取n=3，查表2-10，Kt=0.055
Pt=3×0.055×(26.34+6.66)=5.45(KN)
計(jì)算總沖壓力PZ：
PZ=P1+P2+Pt =26.34+6.66+5.45 =38.45(KN)
3.5 壓力中心的計(jì)算
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)地工作，沖模的壓力中心必須通過(guò)模柄軸線，且和壓機(jī)滑塊的中心線相重合，以防止模具工作時(shí)發(fā)生歪斜、間隙不均勻、導(dǎo)向磨損等。定壓力中心的工作，主要對(duì)復(fù)雜沖裁模、多凸模沖孔模及連續(xù)模才進(jìn)行。通常模具布置時(shí)將壓力中心安放在凹模的對(duì)稱中心點(diǎn)上。由沖裁壓力中心計(jì)算公式
，， （3.7）
本次設(shè)計(jì)的模具中的沖孔模屬于多凸模沖孔，因此要計(jì)算其壓力中心，
圖3.3 壓力中心
各型孔的沖裁長(zhǎng)度和重心坐標(biāo)為：
將數(shù)據(jù)代入上訴公式可得該圖形的壓力中心坐標(biāo)為 ， 。故沖的壓力中心點(diǎn)為（36.7 81.36）
4 沖孔落料模的主要零部件設(shè)計(jì)
4.1 凹模的設(shè)計(jì)
落料模中凹模的尺寸及制造精度：
落料零件的簡(jiǎn)圖如下：
圖4.1 落料凹模
尺寸磨損后增大，由公式
（4.1）
計(jì)算得：
尺寸磨損后增大，
尺寸磨損后增大，
尺寸磨損后增大，
尺寸磨損后增大，
尺寸磨損后增大，
4.2 沖孔模中凸模的尺寸及制造精度：
沖孔零件的簡(jiǎn)圖如下：
圖4.2 沖孔凸模
尺寸磨損后減小，并將該尺寸化為由公式：
（4.2）
尺寸磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為由公式：
（4.3）
尺寸磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為
尺寸磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為
尺寸磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為
尺寸磨損后仍保持不變，并將該尺寸化為
4.3 凸、凹模間隙
查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》中表2.3,知
=0.06mm,=0.02mm，則
=+=0.08mm
沖孔凸模、落料凹模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配制，雙邊最小間隙為0.06mm，間隙最大不得超過(guò)0.08mm。大批量生產(chǎn)、且工作精度要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。
4.4 凹模的結(jié)構(gòu)形式
凹模的材料選用T10A，查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》可選用如下圖所示的類型：
圖4.3凹模結(jié)構(gòu)圖
查表得，
凹模外形尺寸的確定
凹模的輪廓尺寸，因其結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，目前還不能用理論計(jì)算方法確定，在實(shí)用中，一般根據(jù)沖裁材料的厚度，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。凹模板的厚度一般應(yīng)不小于15，隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應(yīng)增大。按照下面的公式進(jìn)行計(jì)算。
凹模厚度：（mm）
式中 K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響=0.28；
b——沖裁件的最大外形尺寸。
所以落料凹模厚度為：
落料凹模尺寸為：
4.5 凸模的設(shè)計(jì)
凸模的結(jié)構(gòu)形式
通過(guò)對(duì)該工件的工藝性分析可知，該模具沖孔時(shí)需采用圓形凸模，落料時(shí)需采用非圓形凸模兩種。查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》可選用（b）型為該圓形凸模結(jié)構(gòu)，d=3.0～30.2mm，正符合該工件，其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4.4 沖孔凸模結(jié)構(gòu)
凸模長(zhǎng)度為：
其中凸模固定板厚， 取=20mm
卸料板厚，
導(dǎo)料板厚，
,其中包括凸模進(jìn)入凹模的深度 、總修磨量以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離，取。
則沖孔凸模：，
落料凸模：。
對(duì)于非圓形凸?？晒潭ú糠肿龀砷L(zhǎng)方形，這樣就改善了它和凸模固定板之間的配合。
如上該圓形小凸模比較細(xì)長(zhǎng)，且工件厚度較大，必須進(jìn)行承壓能力校驗(yàn)。
承壓能力校驗(yàn)：
沖裁時(shí),凸模承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓應(yīng)力:
，對(duì)圓形凸模，，代入上式可得
式中 ——沖裁力，N；
——凸模最小斷面面積，mm2；
——凸模直徑，mm；
——材料厚度，mm；
——毛料材料抗剪強(qiáng)度，MPa；
——凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa。
查《沖壓模具與制造》表知，取， ，
所以 成立，即該沖孔凸模承壓能力足夠。
凸模的固定方式
如圖所示，沖孔凸模采用壓入法的固定方式。
圖4.5凸模安裝形式
用凸模固定板將凸模固定在模座上。固定板與凸模一般采用過(guò)渡配合。適用于沖裁板厚的沖裁凸模與各類模具零件，利用臺(tái)階結(jié)構(gòu)限制軸向移動(dòng)，注意臺(tái)階結(jié)構(gòu)的尺寸，應(yīng)該使，，。
它的特點(diǎn)是連接可靠，對(duì)配合孔的精度要求較高。裝配時(shí)，將凸模固定板型孔臺(tái)階朝上，放在兩個(gè)等高墊鐵上，將凸模工作端朝下放入型孔對(duì)正，用壓入機(jī)分多次壓入，要邊壓入邊檢查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，導(dǎo)入圓角和導(dǎo)入斜度。壓入后臺(tái)階面要接觸，然后將凸模尾端磨平。壓入時(shí)最好在手動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行，首次壓入時(shí)不要超過(guò)3mm。而落料凸模由于其外形復(fù)雜.采用低熔點(diǎn)合金法進(jìn)行固定。低熔點(diǎn)合金在冷凝時(shí)有體積膨脹的特點(diǎn)，利用這個(gè)特點(diǎn)在模具裝配時(shí)固定零件。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，減少加工工時(shí)，有較高的連接強(qiáng)度。且低熔點(diǎn)合金可重復(fù)使用，回用次數(shù)多時(shí)，應(yīng)測(cè)定合金的成分比例。
5 沖孔落料模輔助零件設(shè)計(jì)
5.1 擋料銷
擋料銷用于限定條料的送進(jìn)距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷，而固定擋料銷分為圓形和鉤形，一般安裝在凹模上，圓形擋料銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，根據(jù)所設(shè)計(jì)的模具選用圓形固定擋料銷。材料為45鋼，經(jīng)熱處理硬度HRC42～48。與凹模的銷孔為H7/m6配合。查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表3.8知，擋料銷高度為3mm。
5.2導(dǎo)料板
導(dǎo)料板的作用是使條料在橫向能夠正確定位，即沖裁時(shí)條料可貼在導(dǎo)料板的一側(cè)向前送進(jìn)，以防偏斜。導(dǎo)料板的結(jié)構(gòu)可分為與卸料板作為一體的和與卸料板分離的兩種形式。為了便于加工制造，采用導(dǎo)料板與卸料板聯(lián)成整體的結(jié)構(gòu)形式。為使條料順利通過(guò)，導(dǎo)料板間的距離應(yīng)等于條料的最大寬度加上一間隙值（ 一般大于0.5mm）。導(dǎo)料板的高度H視料厚t與擋料銷的高度h而定,使用固定擋料銷時(shí),導(dǎo)料板高度較大,擋料銷上要有適當(dāng)?shù)目臻g,使條料便于通過(guò),送料不受阻礙時(shí),導(dǎo)料板高度可小些.查《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表3.8知H=8～10mm ,取H=10mm。其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖5.1 導(dǎo)料板
5.3卸料板
卸料板是將材料或工件從凸模上卸脫的固定式或活動(dòng)式板形零件。本次設(shè)計(jì)考慮到該工件的工藝性極其模具的要求等因素，決定選用固定卸料板結(jié)構(gòu)，固定卸料裝置安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卸料力大。根據(jù)沖裁件厚度，則采用封閉式剛性卸料板。且和導(dǎo)料板做為一體，兼作導(dǎo)向裝置，卸料板孔應(yīng)按照凸模配做。固定卸料板與凸模之間的單邊間隙取，經(jīng)過(guò)計(jì)算，凸模與卸料板上形孔的單邊間隙可取0.5mm。卸料板與凸模配合的孔下面應(yīng)保證是銳角，否則卸料時(shí)條料易擠進(jìn)間隙內(nèi)而損壞凸模。卸料板厚度一般為凹模厚度的0.5～1.0倍。
圖5.2 剛性卸料板
5.4 導(dǎo)向零件
導(dǎo)向零件是指上、下模的導(dǎo)向裝置零件。對(duì)生產(chǎn)批量大、要求模具壽命長(zhǎng)、工件精度高的沖裁模，一般采用導(dǎo)向裝置，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。常用導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。
由于設(shè)計(jì)的模具較大，采用中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱分布在矩形凹模的對(duì)稱中心上，兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑不同，可避免上模與下模裝錯(cuò)而發(fā)生啃模事故。適用與單工序模。導(dǎo)柱與導(dǎo)套、下模座的配合關(guān)系采用基軸制。導(dǎo)柱和與之相配合的導(dǎo)套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用和過(guò)盈配合，工作可靠，應(yīng)用較為廣泛。為避免因調(diào)整不當(dāng)，使壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)柱上端面碰撞，在選擇導(dǎo)柱長(zhǎng)度和導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝時(shí)，應(yīng)保證模座在閉合狀態(tài)時(shí)，上模座上平面與導(dǎo)柱上端面應(yīng)保留10～15mm的距離，導(dǎo)柱下端面與下模座下平面應(yīng)留2～5mm的距離。導(dǎo)套與上模座上平面應(yīng)留不小于3mm的距離。
5.5 連接與固定零件
5.5.1 上、下模座
上、下模座上不僅要安裝沖模的全部零件，而且要承受和傳遞沖壓力。所以模座不僅要有足夠的強(qiáng)度，還要有足夠的剛度。模座的剛度不足，會(huì)降低沖模壽命。因此，模座要有足夠的厚度，一般取為凹模厚度的1～1.5倍。在該模具中可選用滑動(dòng)導(dǎo)向中間導(dǎo)柱模架的模座。上、下模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸心線應(yīng)與基準(zhǔn)面垂直，其垂直度誤差按為100:0.01mm。模座的上、下平面的表面粗糙度為0.8，只有在保證平行度要求下才允許降低為1.6。矩形模座的長(zhǎng)度應(yīng)比凹模長(zhǎng)度大40～70mm，而寬度尺寸可與凹模同寬或梢大。因?yàn)椴捎昧藢?dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，應(yīng)為其留出足夠的安裝位置。以及采用了模柄的上模座，因?yàn)椴挥昧舫霭惭b壓板的凸臺(tái)，其外形尺寸可適當(dāng)縮小。模板的厚度一般可根據(jù)凹模厚度來(lái)定。通常?。骸?
式中 ——上模座厚度；
——下模座厚度；
——凹模厚度。
所以落料模具：。
沖孔模具：
下模座長(zhǎng)因?yàn)楸緵_模采用導(dǎo)柱導(dǎo)套裝置，故下模座長(zhǎng)度取得稍大。
5.5.2 模柄
選用壓入式模柄。它與上模座孔采用過(guò)渡配合。模柄的直徑與長(zhǎng)度應(yīng)與所選用沖床的安裝模柄孔直接相匹配，模柄裝入上模座后，模柄的軸心線對(duì)上模上平面的垂直度誤差在全長(zhǎng)范圍內(nèi)不大于0.05mm，材料可采用45鋼。
5.5.3 螺釘與銷釘
螺釘與銷釘用于零件安裝時(shí)的固定和定位。工作零件與窩座配合時(shí)則不用銷釘。銷釘一般用兩個(gè)。螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度選擇，查表選取螺釘?shù)男吞?hào)為M16。
3.5.2.3冷沖模常用零件的材料、熱處理及硬度如下: 表5.1 材料清單
零件名稱
材料
熱處理硬度HRC
沖裁凸模
T10A
58～62
沖裁凹模
T10A
58～62
上、下模座
HT400
凸、凹模固定板
45鋼
43～48
墊板
45鋼
43～48
卸料板
45鋼
43～48
導(dǎo)料板
Q235
28~32
擋料銷
45鋼
43～48
模柄
Q235
43～48
導(dǎo)柱、導(dǎo)套
20 鋼
滲碳56～62
銷釘
45鋼
43～48
螺釘
45鋼
35～40
墊圈
Q235
43～48
6 沖孔落料模壓力機(jī)的選擇
壓力機(jī)的選用是制定沖壓工藝和制定模具設(shè)計(jì)方案的一項(xiàng)重要內(nèi)容。它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用，沖壓工藝的的順利實(shí)現(xiàn)、提高模具壽命、方便操作以及提高生產(chǎn)效率等一系列重要問(wèn)題。選用壓力機(jī)，主要是根據(jù)沖壓工藝的性質(zhì)，沖壓件批量的大小，模具的尺寸和精度，變形力的大小等。壓力機(jī)的選用包括選擇壓力機(jī)的類型和確定壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)兩項(xiàng)內(nèi)容。所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來(lái)的總沖壓力588KN,，工作臺(tái)板尺寸、壓力機(jī)的閉合高度和滑塊尺寸等應(yīng)能滿足模具正確安裝的要求。壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具內(nèi)取出來(lái)。
由于沖模閉合高度=170mm。壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于170mm（沖模閉合高度+5mm）。
按上述要求可選用開式可傾壓力機(jī),需要在工作臺(tái)面上加設(shè)墊板。型號(hào)為JB23-63,其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力：630kN
滑塊行程：120mm
行程次數(shù)：70次/min
最大封閉高度：360mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：50mm
工作臺(tái)板厚度：84mm
工作臺(tái)尺寸：480710mm
電動(dòng)機(jī)功率：5.5KW
模柄尺寸：
7 壓筋切舌模設(shè)計(jì)計(jì)算
7.1.1 彎曲力的計(jì)算
此產(chǎn)品有壓筋部分還有包括切舌部分的力。
由于壓筋不僅受到材料性能，彎曲方法，模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，用理論公式計(jì)算不但計(jì)算復(fù)雜而且不一定正確，因此在生產(chǎn)中經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算。
U形件彎曲的彎曲力計(jì)算：
（7.1）
式中 B──彎曲線寬度（mm）；
K──安全系數(shù)，一般取K=1.3；
t──板料厚度（mm）；
──材料抗拉強(qiáng)度（MPa）；
r──彎曲半徑（mm）。
U形彎曲部位 B=25mm,t=2mm, =450MP,R=2mm
則彎曲力N
頂件力和卸料力值可近似取自由彎曲力的30%~80%。即
=（0.3~0.8）≈0.5×4725=2363N
由于切舌和沖裁類似，按沖裁公式計(jì)算即
=1.3×15×4×2×340=53040N
總的彎曲力F= ++ =53040+2363+=60128N
7.2 壓筋切舌模壓力機(jī)的選擇
為了確保機(jī)械壓力機(jī)的安全，按經(jīng)驗(yàn)，可將計(jì)算的彎曲力限制在壓力機(jī)額定壓力的75%～80%，并據(jù)此確定壓力機(jī)的額定壓力。按上述要求可選用J23—10開式雙柱可傾壓力機(jī)。
其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力：100kN
滑塊行程：45mm
最大封閉高度：180mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：35mm
模柄孔尺寸：φ40mm×50mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：240mm×360mm
工作臺(tái)板厚度：40mm
8 壓筋切舌模成形件尺寸的確定
8.1 凸、凹模圓角半徑
當(dāng)彎曲件的彎曲圓角半徑大于最小彎曲半徑，并且沒(méi)有特殊要求時(shí)，則凸模圓角半徑就等于工件的彎曲半徑r1。此處及第一部分壓筋凸模=1mm。第二部分切舌凸模=2mm。
凹模圓角半徑的大小對(duì)彎曲和工件質(zhì)量均有影響。過(guò)小的圓角半徑會(huì)使工件表面擦傷，甚至出現(xiàn)壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致。以免彎曲工件時(shí)，使毛料發(fā)生偏移。
在生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度選取。則
當(dāng)t=2~4mm時(shí)，≈t
則第一部分壓筋=2mm。第二部分切舌rd=10mm。
8.2 凸、凹模間隙
對(duì)于U形彎曲件，則必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙的大小對(duì)工件質(zhì)量和彎曲力有很大影響。間隙越小，彎曲力越大；間隙過(guò)小，會(huì)使工件邊部壁厚減薄，降低凹模壽命。間隙過(guò)大，則回彈大，降低工件的公差等級(jí)。因此，間隙值與材料的機(jī)械性能、 工件彎曲回彈、直邊長(zhǎng)度等有關(guān)。按《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》式（4.46）計(jì)算。
Z=+Ct （8.1）
式中 Z──單面間隙，mm；
──材料最大厚度，mm；
C──因數(shù)，參見《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》表4.12。
Z=2.5+0.15×2.5=2.875
8.3 彎曲模零件總體尺寸的確定
凸、凹模尺寸
壓筋凸模長(zhǎng)度基本尺寸：75mm；
切舌凸模高度：88mm；
成形凹模厚度：37mm；
上、下模座尺寸
上模座：長(zhǎng)×寬×高=360mm×164mm×40mm
模 柄：φ40mm×50mm，
下模座：長(zhǎng)×寬×高=360mm×164mm×30mm
標(biāo)準(zhǔn)件選用
按已確定的彎曲模形式及計(jì)算出的參數(shù)，從模具標(biāo)準(zhǔn)中查出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)件。具體如下：
銷釘：
1—4×16 GB119—86
2—16×40 GB119—86
2—16×70 GB119—86
螺釘：
4—3×20 GB2867.5—81
4—M12×30 GB70—76
4—M16×60 GB65—76
8.4 模具自制零件的材料及熱處理要求
上、下模座： 45鋼、 調(diào)質(zhì)28～32HRC
壓筋切舌凹模： T10A、 56～62HRC
壓筋切舌凸模： T10A、 58～60HRC
固 定 板： 45鋼、 43～48HRC
9 模具的安裝調(diào)試
9.1 沖孔落料模的安裝調(diào)試
9.1.1 確定裝配方法和裝配順序
采用直接裝配法。先分組裝配后總裝配。分組裝配的有凸模和模柄裝配。選擇凹模為基準(zhǔn)件，先裝配下模、再裝配上模，最后裝配卸料板等輔助零件。
9.1.2 裝配要點(diǎn)
⑴ 按裝配圖標(biāo)題欄準(zhǔn)備模具零部件。
[2] 裝配模柄，將模柄壓入到上模座的型孔中，然后用止轉(zhuǎn)銷釘用來(lái)定位，使其止轉(zhuǎn)。
[3] 裝配凸模，凸模固定板組件
① 將沖孔凸模安裝在凸模固定板相應(yīng)孔內(nèi)，并打上防轉(zhuǎn)銷
② 將落料凸模安裝在凸模固定板相應(yīng)孔內(nèi)，并鉚接
③ 端面磨平
[4] 按裝配、調(diào)整要領(lǐng)，將導(dǎo)料板，卸料板在凹模上安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。
[5] 將凹模組件與下模座安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。
[6] 將上模座與凸模固定板，墊塊安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷
[7] 裝配后的沖裁凸模、凹模的工件端面應(yīng)磨平，保證粗糙度Ra0.8。
[8] 試切
[9] 裝配其他零件（導(dǎo)柱，導(dǎo)套）及標(biāo)準(zhǔn)件。
[10] 試沖
將裝配好的模具安裝在指定的壓力機(jī)上，試沖合格后交付生產(chǎn)使用。
試沖時(shí)重點(diǎn)檢查各型孔與凸模的間隙合理和均勻、條料送料準(zhǔn)確、可靠、無(wú)阻滯和落料件、沖孔廢料下落順暢。
9.2 壓筋切舌模的安裝調(diào)試
⑴ 按裝配圖標(biāo)題欄準(zhǔn)備模具零部件。
[2] 裝配模柄，將模柄壓入到上模座的型孔中，然后用止轉(zhuǎn)銷釘用來(lái)定位，使其止轉(zhuǎn)。
[3] 裝配凸模，凸模固定板組件
① 將凸模安裝在凸模固定板相應(yīng)孔內(nèi)，并鉚接
② 端面磨平
[4] 按裝配、調(diào)整要領(lǐng)，將導(dǎo)料板在凹模上安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。
[5] 將凹模組件與下模座安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷。
[6] 將上模座與凸模固定板，墊塊安裝合適后，固緊螺釘、鉆、鉸銷孔，裝入定位圓銷
[7] 裝配后的沖裁凸模、凹模的工件端面應(yīng)磨平，保證粗糙度Ra0.8。
[8] 試切
[9] 裝配其他零件（導(dǎo)柱，導(dǎo)套）及標(biāo)準(zhǔn)件。
[10] 試沖
將裝配好的模具安裝在指定的壓力機(jī)上，試沖合格后交付生產(chǎn)使用。
試沖時(shí)重點(diǎn)檢查各型孔與凸模的間隙合理和均勻、和成形件、沖孔廢料下落順暢。
沖模組裝后必須在生產(chǎn)條件下試沖，檢查沖壓件的尺寸精度和表面質(zhì)量是否符合產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)要求，檢查模具使用性能，是否能合理、可靠地滿足批量生產(chǎn)的要求。對(duì)試沖中出現(xiàn)的問(wèn)題，分析產(chǎn)生原因并加以修正，使模具不僅能沖出合格零件，還具備安全穩(wěn)定地投入生產(chǎn)使用的條件。
10 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)了幾個(gè)月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。從開始接到題目到計(jì)算，再到裝配圖的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從對(duì)設(shè)計(jì)的一知半解，我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。從中我也充分認(rèn)識(shí)到了設(shè)計(jì)給我們模具專業(yè)帶來(lái)的挑戰(zhàn)與樂(lè)趣。
雖然我的設(shè)計(jì)作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說(shuō)，這里面的每一點(diǎn)，都是我的勞動(dòng)成果。
這次做設(shè)計(jì)的經(jīng)歷一定會(huì)使我終身受益，我感受到做設(shè)計(jì)是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和思考的過(guò)程，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有思考的能力，沒(méi)有自己的思考，就不會(huì)有所突破，那也就不叫設(shè)計(jì)了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。
參 考 文 獻(xiàn)
1 王孝培主編、沖壓手冊(cè)、北京:機(jī)械工業(yè)出版社、1990、20-22
2 姜奎華主編、沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)、北京:機(jī)械工業(yè)出版社、1997、 60-62
3 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組、 沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)、北京:機(jī)械工業(yè)出版社、1998、150-154
4 鈑金沖壓工藝手冊(cè)編委會(huì)編著、 鈑金沖壓工藝手冊(cè)、北京:國(guó)防工業(yè)出版社、 1989、167-172
5 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)編寫委員會(huì)、 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、北京:國(guó)防工業(yè)出版社、 1993、54-55
6 候義馨、 沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、北京:兵器工業(yè)出版社, 1994、 62-65
7 盧險(xiǎn)峰、 沖壓工藝模具學(xué)、北京:機(jī)械工業(yè)出版社、1999、 44-46
8 胡亞民、 材料成形技術(shù)基礎(chǔ)、重慶:重慶大學(xué)出版社、2000、15-17
9 劉湘云、鄒金統(tǒng)主編. 冷沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、北京:航空工業(yè)出版社、1994、16-17
10 陳尖嗣、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、 62-65
11 張鼎承主編、 沖壓機(jī)械化與自動(dòng)化、北京:機(jī)械工業(yè)出版社、1982、92-95
12 張毅主編、 現(xiàn)代沖壓技術(shù)、北京:國(guó)防工業(yè)出版社、1994、102-105
13 許發(fā)樾主編、 模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)、北京:機(jī)械工業(yè)出版社、1994、164-166
14 Tomesani、L.Analy of a tension-driven outsidein tube inversion Jouranl of Material
Processing Technology,Vol.64,1997,pp.397-386
15 郭成等、 沖壓件廢次品的生產(chǎn)與防止200例、 北京:機(jī)械工業(yè)出版社、120-122
16 Pearce,R.Sheet Matal Forming,Bristol、philadelphia:Adam hilger,c1991
17 Liescu,constantin.Cold-pressing technology/constantin iliescu.
---Amsterdam:Elsevior,1990
致 謝
四年的艱苦跋涉，五個(gè)月的精心準(zhǔn)備，畢業(yè)論文終于到了劃句號(hào)的時(shí)候，心頭照例該如釋重負(fù)，但寫作過(guò)程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反側(cè)和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過(guò)程并不輕松，工作的壓力時(shí)時(shí)襲擾，知識(shí)的積累尚欠火候，于是，我只能一次次埋頭于圖書館中，一次次在深夜奮筆疾書。第一次花費(fèi)如此長(zhǎng)的時(shí)間和如此多的精力，完成一篇具有一定學(xué)術(shù)價(jià)值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說(shuō)，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。
敲完最后一個(gè)字符，重新從頭細(xì)細(xì)閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒(méi)有什么值得特別炫耀的成果，但對(duì)我而言，是寶貴的。它是無(wú)數(shù)教誨、關(guān)愛和幫助的結(jié)果。
我要感謝我的指導(dǎo)教師申愛玲、羅玉梅老師。兩位老師雖身負(fù)教學(xué)、科研重任，仍抽出時(shí)間，不時(shí)召集我和同門以督責(zé)課業(yè)，耳提面命，殷殷之情盡在諄諄教誨中。這篇論文更傾注了她們的大量心血。從初稿到定稿，她們不厭其煩，一審再審，大到篇章布局的偏頗，小到語(yǔ)句格式的瑕疵，都一一予以指出。是她們傳授給我方方面面的知識(shí)，拓寬了我的知識(shí)面，培養(yǎng)了我的功底，對(duì)論文的完成不無(wú)裨益。我還要感謝邵陽(yáng)學(xué)院所有教過(guò)我的老師，是你們讓我成熟成長(zhǎng)；感謝學(xué)院的各位工作人員，他們細(xì)致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。
謹(jǐn)向我的父母和家人表示誠(chéng)摯的謝意。他們是我生命中永遠(yuǎn)的依靠和支持，他們無(wú)微不至的關(guān)懷，是我前進(jìn)的動(dòng)力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒(méi)有他們就沒(méi)有我，我的點(diǎn)滴成就都來(lái)自他們。
讓我依依不舍的還有各位學(xué)友、同門和室友。在我需要幫助的時(shí)候他們伸出溫暖的雙手，鼎立襄助。能和他們相遇、相交、相知是人生的一大幸事。
本論文的完成遠(yuǎn)非終點(diǎn)，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個(gè)個(gè)新的起點(diǎn)。
我將繼續(xù)前行！
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