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畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表（指導(dǎo)教師）
指導(dǎo)教師姓名： 蔣占四 填表日期： 2014 年 4 月 16 日
學(xué)生學(xué)號
1000110118
學(xué)生姓名
覃珊
題目名稱
某冷凝器側(cè)板的沖壓模具設(shè)計及制造工藝分析
已完成內(nèi)容
沖壓件的工藝分析及確定工藝方案，并對模具各零部件進行設(shè)計，對各卸料、推件裝置進行設(shè)計并初步完成兩個裝配圖和各零部件的的繪制。說明書已經(jīng)撰寫了70%。
檢查日期：2014年4月16日
完成情況
□全部完成
□按進度完成√
□滯后進度安排
存在困難
對模具各主要工作部分刃口尺寸的計算及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
解決辦法
查閱大量關(guān)于沖壓模設(shè)計相關(guān)的資料并與向指導(dǎo)老師請教。
預(yù)期成績
□優(yōu) 秀
□良 好√
□中 等
□及 格
□不及格
建
議
教師簽名：
教務(wù)處實踐教學(xué)科制表
說明：1、本表由檢查畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)教師如實填寫；2、此表要放入畢業(yè)設(shè)計（論文）檔案袋中；
3、各院(系)分類匯總后報教務(wù)處實踐教學(xué)科備案。
編號：
畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書
題 目：某冷凝器側(cè)板沖壓模具
設(shè)計及制造工藝分析
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名： 覃珊
學(xué) 號： 1000110118
指導(dǎo)教師單位： 機電工程學(xué)院
姓 名： 蔣占四
職 稱： 副教授
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2013年12月13日
注：1、本任務(wù)書一式兩份，一份院辦留存，一份發(fā)給學(xué)生，任務(wù)完成后附在
說明書內(nèi)。
2、任務(wù)書均要求打印，打印字體和字號按照《本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）統(tǒng)一格式的規(guī)定》執(zhí)行。
3、以下標題為四號仿宋體、加粗，正文中文用小四宋體，英文用小四Times New Roman，日期采用阿拉伯數(shù)字。
4、“一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容、要求”位于頁面最頂端，“任務(wù)下達時間”位于新頁面最頂端。
5、請不要修改最后一頁（即“任務(wù)下達時間”所在頁的內(nèi)容）
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容
沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計和制造有直接關(guān)系。因此本課題以某冷凝器側(cè)板為對象，進行其工藝分析與模具設(shè)計、制造工藝設(shè)計。主要內(nèi)容包括：
根據(jù)給定零件要求，結(jié)合模具制造條件、生產(chǎn)批量等因素，分析零件的沖壓工藝性。在工藝性分析的基礎(chǔ)上，計算工藝參數(shù)，確定合適的沖壓工藝方案。根據(jù)確定的工藝方案進行模具設(shè)計與校核。最終設(shè)計模具制造與裝配工藝。
二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù)
本設(shè)計是冷凝器側(cè)板的沖壓模具及工藝設(shè)計分析，某凝器側(cè)板主要尺寸如圖1。要求所設(shè)計模具結(jié)構(gòu)可能簡單，以降低成本，提供加工效率。
圖1消聲器后蓋結(jié)構(gòu)尺寸
沖壓技術(shù)要求：
1. 材 料：08F
2. 材料厚度：0.6mm
3. 生產(chǎn)批量：200萬
4. 精 度：IT13.
三、畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作
1、完成二萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）；在畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要；
2、獨立完成與課題相關(guān)，不少于四萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）；
3、要求設(shè)計并繪制模具結(jié)構(gòu)圖，繪圖工作量折合A0圖紙3張以上，其中必須包含兩張A3以上的計算機繪圖圖紙；
4、完成指定的任務(wù)內(nèi)容、達到設(shè)計要求。
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻
[1] 肖景容, 姜奎華. 沖壓工藝學(xué)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.
[2] 沖模設(shè)計手冊編寫組編著. 沖模設(shè)計手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999
[3] 王孝培. 實用沖壓技術(shù)手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001
[4] 陳錫棟，周小玉.實用模具技術(shù)手冊[K] .北京：機械工業(yè)出版社，2005.8：46-56
[5] 李文元, 江熒. 冷凝器側(cè)板沖壓工藝與級進模設(shè)計[J]. 模具工業(yè), 2007,8: 23-25.
[6] 楊玉英.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊[K].北京:機械工業(yè)出版社,2005.
[7] 李文元.壓縮機電機端蓋沖壓工藝分析[J].模具工業(yè),2004,30(9):24-27.
[8] 蔣曉斌. 精密彈簧固定件復(fù)合模設(shè)計[J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù), 2010,5:
[9] 肖軍民. 空調(diào)頂蓋體沖壓工藝改進及復(fù)合模設(shè)計[J]. 模具制造, 2007,10.
[10] S. Kumar, R. Singh. Automation of strip-layout design for sheet metal work on progressive die[J]. Journal of Materials Processing Technology. 2008,195, 1-3: 94-100.
五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件
計算機1臺
計算機輔助設(shè)計軟件
任務(wù)下達時間：
2013年12月17日
畢業(yè)設(shè)計開始與完成時間：
2013年12月17日至 2014年05 月26日
組織實施單位：
教研室主任意見：
簽字： 2013年12月14日
院領(lǐng)導(dǎo)小組意見：
簽字： 2013 年12月16日
編號：
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目： 某冷凝器側(cè)板沖壓模具
設(shè)計及制造工藝分析
院 （系）： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名： 覃 珊
學(xué) 號： 1000110118
指導(dǎo)教師單位： 機電工程學(xué)院
姓 名： 蔣占四
職 稱： 副教授
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā)
2013年12月27日
1．畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、重點和難點等
1、利用期末、寒假和開學(xué)后的時間到模具公司實習(xí)，認真地學(xué)習(xí)沖壓成形的特點與基本規(guī)律，熟悉沖壓成型模具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計、加工及裝配方法，并及時向老師請教和查詢相關(guān)文獻資料。
2、對所要設(shè)計的某冷凝器側(cè)板沖壓模具設(shè)計及制造工藝分析，運用局部成型模具常用機構(gòu)及工作原理，通過分析計算確定合理的沖壓工藝方案。
3、結(jié)合模具公司實習(xí)實際和參考資料相關(guān)知識及設(shè)計要求，進行必要的進行相關(guān)計算和設(shè)計。
4、根據(jù)具體計算結(jié)果和設(shè)計情況，確定模具的主體結(jié)構(gòu)，選用合理的標準模架，
及工作零件、送料裝置、卸料裝置、導(dǎo)料裝置及定位裝置等，在符合計算和設(shè)計要求的基礎(chǔ)上盡量選用標準件。
5、用AutoCAD軟件繪制出總裝配圖和零件圖，必要時用三維軟件創(chuàng)建虛擬模型，完成模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
6、結(jié)合公司實際的使用標準和相關(guān)資料標準，制定主要零件的加工路線及編制其加工工藝規(guī)程，并寫出數(shù)控加工相關(guān)程序。
7、詢問車間模具裝配師傅和查閱資料，了解模具裝配過程中需要注意的問題和正確的裝配方法及出現(xiàn)問題后的解決方法。
8、根據(jù)情況進行實物的加工制作，裝配后進行試模，根據(jù)所沖出來的零件對實物進行合理的修改，直至沖出符合要求的零件。
設(shè)計的重點：
1、在公司實習(xí)期間查閱文獻資料和詢問資深高的模具設(shè)計人員相關(guān)問題。
2、制定某冷凝器側(cè)板的沖壓工藝方案。
3、確定該制件的材料和厚度、尺寸、精度要求等，選用合理的標準模架。
4、根據(jù)要求計算和選擇相關(guān)尺寸和力等。
5、確定合理的模具結(jié)構(gòu)和主要零部件。
6、出圖（包括總裝圖和零件圖）。
7、制定主要零部件的加工工藝并編制相關(guān)數(shù)控加工程序。
設(shè)計的難點：
1、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。
2、總裝配圖的繪制。
2．準備情況（查閱過的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設(shè)備、實驗條件等）
在當今社會中快速制造已經(jīng)成為大趨勢，而沖壓模具不僅在快速性上具有優(yōu)勢，而且在精度、可靠性上也有著其他制造所沒有的特點。自己因為興趣愛好而選擇了學(xué)習(xí)沖壓模具設(shè)計與制造的相關(guān)知識，而這次的某冷凝器側(cè)板沖壓模具設(shè)計及制造工藝分析將運用到這四年大學(xué)所學(xué)知識。并且是對所學(xué)知識的檢測。借此機會，我將鞏固大學(xué)所學(xué)知識，并準備將其運用至以后的工作中。我會運用所學(xué)知識，在設(shè)計過程中鍛煉自己的獨立工作設(shè)計能力和創(chuàng)造性思維能力，樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計出機械性能上和經(jīng)濟性能上均滿足要求的沖壓模具。在模具設(shè)計過程中，我還會注意了解現(xiàn)代先進模具制造技術(shù)，比如快速模具制造、快速成型等，爭取在設(shè)計過程中加以涉及。我也會在實習(xí)過程中和查閱資料的過程中對畢業(yè)設(shè)計課題做深刻了解及總結(jié)，保證按時高質(zhì)量地完成某冷凝器側(cè)板沖壓模具設(shè)計及制造工藝分析的畢業(yè)設(shè)計。
查閱的文獻：
[1] 肖景容, 姜奎華. 沖壓工藝學(xué)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.
[2] 沖模設(shè)計手冊編寫組編著. 沖模設(shè)計手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999
[3] 王孝培. 實用沖壓技術(shù)手冊[K]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001
[4] 陳錫棟，周小玉.實用模具技術(shù)手冊[K] .北京：機械工業(yè)出版社，2005.8：46-56
[5] 李文元, 江熒. 冷凝器側(cè)板沖壓工藝與級進模設(shè)計[J]. 模具工業(yè), 2007,8: 23-25.
[6] 楊玉英.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊[K].北京:機械工業(yè)出版社,2005.
[7] 李文元.壓縮機電機端蓋沖壓工藝分析[J].模具工業(yè),2004,30(9):24-27.
[8] 蔣曉斌. 精密彈簧固定件復(fù)合模設(shè)計[J]. 鍛壓裝備與制造技術(shù), 2010,5:
[9] 肖軍民. 空調(diào)頂蓋體沖壓工藝改進及復(fù)合模設(shè)計[J]. 模具制造, 2007,10.
[10] S. Kumar, R. Singh. Automation of strip-layout design for sheet metal work on progressive die[J]. Journal of Materials Processing Technology. 2008,195, 1-3: 94-100.
3、實施方案、進度實施計劃及預(yù)期提交的畢業(yè)設(shè)計資料
2013年12月15日至2014年1月6日 選擇畢業(yè)設(shè)計題目，理解課題，完成開題報告。
2014年1月7日至2月16 日自學(xué) UG、CAD 相關(guān)知識，查閱相關(guān)資料。
2014年2月17日至3月31日公司實習(xí)，學(xué)習(xí)模具設(shè)計相關(guān)知識及查閱資料，確定模具基本結(jié)構(gòu)。
2014年4月1日至4月21日完成模具設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計。
2014年4月22日至5月5日完成三維建模和出二維圖。
2014年5月6日至5月19日完成模具主要零件的加工工藝規(guī)程編制、相關(guān)數(shù)控加工程序的編制及論文的撰寫。
2014年5月20日至6月5日整理打印畢業(yè)論文及相關(guān)資料，交指導(dǎo)老師評閱。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師（簽字）：
2013年12月 日
開題小組意見
開題小組組長（簽字）：
2014年1 月 日
院（系、部）意見
主管院長（系、部主任）簽字：
2014年1月 日
- 4 -
編號：
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目： 某冷凝器側(cè)板的沖壓模具
設(shè)計及制造工藝分析
學(xué) 院： 機電工程學(xué)院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名： 覃 珊
學(xué) 號： 1000110118
指導(dǎo)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(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)
2014年3月1日
II
摘 要
本次設(shè)計的任務(wù)是某冷凝器側(cè)板沖壓模具設(shè)計及制造工藝分析，根據(jù)沖壓件的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求，圍繞如何提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、簡化模具結(jié)構(gòu)，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(fù)合和彎曲、翻邊復(fù)合組成的沖壓工藝方案。
在工藝分析的基礎(chǔ)上，計算工藝參數(shù)，詳細設(shè)計了落料沖孔、彎曲翻邊兩套復(fù)合模具結(jié)構(gòu)。在設(shè)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(jù)確定的工藝方案，進行模具的校核，最終，設(shè)計模具制造與裝配工藝。
采用此工藝方案和模具結(jié)構(gòu)，提高了冷凝器側(cè)板的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：冷凝器側(cè)板；工藝分析；模具設(shè)計；落料沖孔復(fù)合模；彎曲翻邊復(fù)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(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙
目 錄
引言 1
1 畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù) 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(xué)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(fù)合模設(shè)計 6
4.1 主要工藝參數(shù)計算 6
4.1.1 工件展開尺寸計算 6
4.1.2 排樣設(shè)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(shè)備的選擇 11
4.2.2 沖壓設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)參數(shù)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(fù)合模總裝圖設(shè)計 23
4.6.1 落料沖孔復(fù)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(fù)合模的安裝與調(diào)試 28
4.8.1 模具裝配順序 28
4.8.2 模具的調(diào)試 28
5 翻邊彎曲復(fù)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(shè)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(shè)備 31
5.3 模具設(shè)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(guān)參數(shù)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(fù)合?？傃b圖設(shè)計 38
5.5.1 彎曲翻邊復(fù)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(fù)合模的安裝與調(diào)整 42
5.7.1 模具的調(diào)整 42
6 總結(jié) 45
謝 辭 46
參考文獻 47
桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第47頁 共47頁
引言
在現(xiàn)代社會中，科技的進步促使工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展得突飛猛進，許許多多的新鮮血液注入，實現(xiàn)了很多新型工藝、新型設(shè)備、新型技術(shù)以及新型材料在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用。從而使得沖壓這項技術(shù)的不斷改進與創(chuàng)新，模具設(shè)計及制造的水平實現(xiàn)快速的提升。
沖壓加工應(yīng)具有的三要素是：沖壓設(shè)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(shè)計沖模、選擇合適的沖壓設(shè)備，并將它們安裝調(diào)試準確，才能沖壓出合格的制件。而沖壓技術(shù)廣泛運用于板料的加工中沖壓成型中，在現(xiàn)代汽車、電器、航空等行業(yè)中，廣泛應(yīng)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(zhì)量不能達到設(shè)計要求，且進行批量沖壓生產(chǎn)時效率極其低?？梢姡瑳_模在沖壓加工中占有舉足輕重的地位。在現(xiàn)代工業(yè)中，更多的是要求產(chǎn)品生產(chǎn)成本更加經(jīng)濟，生產(chǎn)周期越短越好，只有這樣，才能在工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的今天立于不敗之地。當今工業(yè)生產(chǎn)的先進設(shè)計技術(shù)和新工藝的發(fā)展運用在模具的設(shè)計和制造中，讓人們更能體會到模具在現(xiàn)代工業(yè)中的實用價值。
如今工業(yè)生產(chǎn)中，人們運用計算機技術(shù)和制造技術(shù)有機結(jié)合，實現(xiàn)了模具設(shè)計、制造加工一體化，與運用傳統(tǒng)制造相比較，產(chǎn)品生產(chǎn)周期大大縮短了，產(chǎn)品質(zhì)量有了很顯著的提高，生產(chǎn)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(jīng)濟效益。而我國的模具制造技術(shù)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(nèi)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(shù)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(zhuǎn)變。
作為機械制造行業(yè)的后輩，學(xué)習(xí)模具相關(guān)的知識就顯得尤為重要。本次設(shè)計是空調(diào)中常應(yīng)用到的冷凝器側(cè)板的沖壓模設(shè)計，所以設(shè)計的任務(wù)主要是模具類型的選擇和工作部分的制造，借此設(shè)計以鞏固之前所學(xué)的模具知識。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能使設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)簡單，操作安全，還需要考慮模具的制造周期以及經(jīng)濟性是否符合現(xiàn)代工業(yè)的要求。這樣不僅能設(shè)計和制造出先進的模具，也能充分地利用現(xiàn)代科技為工業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。
1 畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù)
本設(shè)計是冷凝器側(cè)板的沖壓模具及工藝設(shè)計分析，某凝器側(cè)板主要尺寸如圖1-1。要求所設(shè)計模具結(jié)構(gòu)可能簡單，以降低成本，提供加工效率。
圖1-1冷凝器側(cè)板結(jié)構(gòu)尺寸
沖壓技術(shù)要求：
1. 材 料：08F
2. 材料厚度：0.6mm
3. 生產(chǎn)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(cè)板零件圖，其材料厚度t為0.6mm，由08F薄板沖壓而成。零件內(nèi)外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求為IT13，內(nèi)孔精度要求為IT11~IT12，生產(chǎn)批量為200萬次，4個Φ10的內(nèi)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(fù)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(chǎn)量較大，故要求所設(shè)計模具結(jié)構(gòu)更加合理、經(jīng)濟、可靠，使得沖壓件的生產(chǎn)應(yīng)具備較低的成本和較高的生產(chǎn)效率[[] 李文元，江熒.冷凝器側(cè)板沖壓工藝與級進模設(shè)計[J]. 模具工業(yè)，2007,8: 23-25.
]。
2.2 零件的力學(xué)性能分析
該零件的加工材料為08F，為優(yōu)質(zhì)碳素鋼；經(jīng)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(xué)性能[[] 宛強.沖壓模具設(shè)計及實例精解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.3.
]
材料
材料狀態(tài)
力學(xué)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(jīng)濟精度一般要低于IT11級，而內(nèi)孔所能達到的經(jīng)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(shè)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(yīng)力超過材料的強度極限時，板料外層將出現(xiàn)彎曲裂紋，而對于同一材質(zhì)的板料而言，能否出現(xiàn)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(chǎn)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(yīng)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(nèi)、外形轉(zhuǎn)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(xué)性能、材料厚度和模具結(jié)構(gòu)等有關(guān)[3]。08F材料的抗彎強度τ=210—310Mpa，t=0.6mm，經(jīng)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(zhì)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(fù)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(yīng)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(shù)越小，材料能產(chǎn)生的變形程度就越大。工藝上，實際的翻邊系數(shù)一定要大于或等于材料所允許的極限翻邊系數(shù)，不然進行內(nèi)翻邊沖壓時，孔會發(fā)生破裂而影響沖壓件的質(zhì)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(yù)沖孔，預(yù)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(jù)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(shù)不同，生活中需要根據(jù)實際情況選用，08F材料的極限翻邊系數(shù)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(yù)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(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，安裝調(diào)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(jīng)過4個工序?qū)ぜM行加工，工件質(zhì)量不容易保證，而且生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)工件大批量生產(chǎn)的需要。
（2）方案2：采用兩套復(fù)合模。先采用落料—沖孔復(fù)合模沖裁展開件（沖孔包括預(yù)沖4個?5.2mm孔和沖裁一個?2.8mm的孔，再用彎曲翻孔復(fù)合模對工件進行沖壓成型（彎曲包括雙向彎曲）。
分析：復(fù)合模加工的最明顯的特點是生產(chǎn)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(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。但模具結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜。使用兩套復(fù)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(fù)合模的結(jié)構(gòu)相對變得簡單。且生產(chǎn)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(shè)備的數(shù)量，工件精度相對較高，操作方便且便于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，故生產(chǎn)效率高，能夠滿足大批量生產(chǎn)的要求。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，在使用復(fù)合模沖制不容易時，可采用級進模逐步?jīng)_裁加工。但其主要的缺點是模具結(jié)構(gòu)尺寸大，對沖壓設(shè)備的要求較高，制造成本很高，安裝工藝復(fù)雜，故需要的技術(shù)要求高，模具制造周期長。
方案比較：
結(jié)合工件外形尺寸、生產(chǎn)批量和精度要求，工件外形尺寸大，生產(chǎn)批量屬大批量生產(chǎn)。使用5套單工序模沖壓時，零件的質(zhì)量得不到保證。使用級進模加工，雖然生產(chǎn)率高，但級進模模輪廓尺寸大，且制造加工工藝復(fù)雜，模具生產(chǎn)成本高，制造周期長。而對于復(fù)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(fù)合模生產(chǎn)率高，也有利于實現(xiàn)生產(chǎn)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(fù)合模設(shè)計
4.1 主要工藝參數(shù)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(jù)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(shù)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(cè)板展開圖
4.1.2 排樣設(shè)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(shè)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(zhì)量，條料不被拉入模具型腔內(nèi)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(shè)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(zhì)量的同時，最大限度的利用材料。如果設(shè)置的搭邊值過小，送料過程產(chǎn)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(jīng)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(cè)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(guān)關(guān)， ?=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(nèi)形結(jié)構(gòu)沖裁廢料），由CAXA算出A=3858.94mm；
n——一個進距內(nèi)沖裁件的數(shù)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(shè)備）和設(shè)計模具（如選擇彈性元件等）[3]。
此次設(shè)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(shù)，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(shù)，常數(shù)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(shù)，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(shù)，查資料得K推=0.055[3]；
n——同時卡在凹模洞口的件數(shù)，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(fù)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(shè)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(zhì)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(jù)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(xué)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(jīng)計算得到下列數(shù)據(jù)：
i=1nLi=381.289mm
i=1nLixi=6526.574
i=1nLiyi=24046.42
將上面求得的數(shù)據(jù)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(shè)備的選擇
結(jié)合沖裁件的生產(chǎn)批量（200次）、工藝方法與性質(zhì)及沖裁件的尺寸、形狀與精度等要求，此次選擇沖裁設(shè)備類型為開式壓力機。
4.2.2 沖壓設(shè)備規(guī)格的確定
沖壓設(shè)備類型選定后，進一步根據(jù)沖裁件的尺寸、所設(shè)計的模具尺寸以及沖裁力來確定設(shè)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(shè)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(yīng)與沖模的閉合高度與相適應(yīng)，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(shù)參數(shù)如下[[] 王秀鳳，張永春.冷沖壓模具設(shè)計與制造第二版[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.7.
]：
公稱壓力：250KN
滑塊行程：65mm
滑塊行程次數(shù)：55次/min
最大閉合高度：270 mm
封閉高度調(diào)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(fù)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(cè)板展開件外形較復(fù)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(guān)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(shù)值?，F(xiàn)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(shù)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(jīng)查表得磨損系數(shù)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(shè)計
倒裝復(fù)合模的生產(chǎn)效率比正裝復(fù)合模的生產(chǎn)效率高，而此次工件生產(chǎn)為大量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，此次設(shè)計采用落料凹模在上模的倒裝復(fù)合模。
4.4.1 卸料裝置
卸料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)合此次設(shè)計的復(fù)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(jié)束后，上?；爻?，壓力機上的橫梁撞擊上模中的打桿，裝在模柄內(nèi)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?？字型瞥觥?
4.4.3 凸凹模設(shè)計
（1）凸凹模最小壁厚
由2.8中的計算可知，復(fù)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(yīng)與工件外形相同，其刃口尺寸在根據(jù)凸、凹模的實際尺寸做配。
（3）凸凹模長度
凸凹模長度L應(yīng)根據(jù)實際設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)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(yù)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(jié)構(gòu)、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(jù)模具實際結(jié)構(gòu)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(jīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計凸模的結(jié)構(gòu)細長，需要對其進行壓應(yīng)力與彎曲應(yīng)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(yīng)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(jīng)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(shè)計實例分析[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.4
]。
而設(shè)計的凸模相對最小直徑：
d/t=2.7250.6=4.54>（dt ）min
②彎曲應(yīng)力的校核
已知，設(shè)計的凸模為無導(dǎo)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計成平刃直壁式，其直壁刃口高度h與工件材料厚度，經(jīng)查表得可取h=6mm~9mm，這里取h=8mm。
通常采用經(jīng)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(shù)，查表得K=0.2[3]；
L1——工件展開最大長度尺寸，mm。
形狀復(fù)雜或制件尺寸較大時，凹模壁厚C應(yīng)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(jù)上述計算結(jié)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(nèi)，因其導(dǎo)向好，特別適用于把制件反向推出、材料較薄的復(fù)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(dǎo)柱、導(dǎo)套四個部分組成。
模架按導(dǎo)向形式的不同，有滑動導(dǎo)向模架、滾動導(dǎo)向模架、滑動導(dǎo)向鋼板模架、導(dǎo)板模模架[3]。
按導(dǎo)柱在模架上的固定位置的不同，可分為后側(cè)導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.3—1990）、中間導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.5—1990）、四導(dǎo)柱模架（GB/T 2852.3—1990）、對角導(dǎo)柱模架（GB/T 2851.1—1990）[[] 周樹銀.沖壓模具設(shè)計及主要零部件加工[M].北京理工大學(xué)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(cè)導(dǎo)柱（GB/T 2851.3—1990），其特點是導(dǎo)向裝置裝在后側(cè)?？紤]到?jīng)_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(dǎo)向模架，其導(dǎo)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(shè)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(yīng)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(guān)尺寸相適應(yīng)[3]；
③模座的上、表面粗糙度為Ra3.2~0.8μm。
（3）導(dǎo)柱、導(dǎo)套
導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合間隙：必須小于沖裁間隙。此次設(shè)計應(yīng)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(jù)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(dǎo)柱d/mm×L/mm：A25h5×180 GB2861.1—81
導(dǎo)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(dǎo)柱與導(dǎo)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(yīng)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(zhuǎn)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(jīng)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(shè)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(yīng)用內(nèi)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(nèi)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(jù)標準選用卸料螺釘?shù)囊?guī)格為：M10×76 GB2867.6—81，其結(jié)構(gòu)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(diào)整量（4~6mm）之和，這里調(diào)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(chǎn)生的彈壓力
P=qF （4–9）
式中：P——橡膠墊受壓時產(chǎn)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(yīng)大于卸料力F卸，同時，橡膠墊的高度與直徑的比值H/D應(yīng)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(jīng)校核，橡膠墊板設(shè)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(zhì)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(shè)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(guān)參數(shù)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(diào)節(jié)量，H墊=50mm。
沖模的閉合高度Hm應(yīng)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(yīng)。
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(fù)合?？傃b圖設(shè)計
4.6.1 落料沖孔復(fù)合模工作過程
該模具為落料沖孔倒裝式復(fù)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(dǎo)柱形式，以導(dǎo)柱、導(dǎo)套進行導(dǎo)向，采用導(dǎo)料進行銷導(dǎo)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模孔，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(fù)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(chǎn)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(fù)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(nèi)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(zhuǎn)銷；18凸模2；19.圓柱銷；20.導(dǎo)套；21.落料凹模；22.凸凹模；23.橡膠；24.導(dǎo)柱；25.圓柱銷；26.內(nèi)六角螺釘；27.導(dǎo)料銷
4.7 主要零件加工工藝的編制
根據(jù)零件圖上的尺寸及技術(shù)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(nèi)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(shè)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(nèi)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(shè)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(shè)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(shè)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(nèi)容
1
備料
備Cr12MoV塊料：140mm×45mm×60mm
2
熱處理
退火
3
刨
刨六