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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
前 言
畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性的訓(xùn)練，也是一個重要的專業(yè)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，它綜合性強，應(yīng)用知識面寬。隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，市場競爭激烈。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。在國民經(jīng)濟的各個工業(yè)部門都越來越多地依靠模具來進行生產(chǎn)加工。模具已成為國民經(jīng)濟的基礎(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)濟水平。
為了更進一步加強我們的設(shè)計能力，鞏固所學(xué)的專業(yè)知識，在畢業(yè)之際，特安排了此次的畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)計也是我們專業(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)置的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。
本次設(shè)計的目的：
一、綜合運用本專業(yè)所學(xué)的理論與生產(chǎn)實際知識，進行一次沖壓模設(shè)計的實際訓(xùn)練，從而提高我們獨立工作能力。
二、鞏固復(fù)習(xí)三年以來所學(xué)的各門學(xué)科的知識，以致能融貫通，進一步了解從模具設(shè)計到模具制造整個工藝流程。
三、掌握模具設(shè)計的基本技能，如計算、繪圖、查閱設(shè)計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
由于本人設(shè)計水平有限，經(jīng)驗不足，錯誤難免，敬請老師批評、指導(dǎo)，不勝感激。
緒論
沖壓技術(shù)概論
日常生產(chǎn)、生活中所使用到的各種工具和產(chǎn)品，大到機床的底座、機身外殼，小到一個胚頭螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關(guān)系。模具的形狀決定著這些產(chǎn)品的外形，模具的加工質(zhì)量與精度也就決定著這些產(chǎn)品的質(zhì)量。因為各種產(chǎn)品的材質(zhì)、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。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%
隨著科學(xué)技術(shù)的進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛，模具成形已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段。
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素。沖壓是一種先進的金屬加工方法，在國民經(jīng)濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。與機械加工及塑性加工和其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟方面都具有許多獨特的優(yōu)點，主要表現(xiàn)如下[1]：
(1) 沖壓一般沒有切削碎料產(chǎn)生，材料的消耗較少利用率高，一般為70%～85%，易實現(xiàn)機械化和自動化；
(2) 在形狀和尺寸精度方面的互換性較好。一般情況下可直接滿足裝配和使用要求；
(3) 沖壓可加工的尺寸范圍大、形狀復(fù)雜的零件，而這些零件用其它方法是不可能或很難得到的，如薄殼件；
(4) 被加工的金屬在沖壓加工過程中產(chǎn)生加工硬化，金屬內(nèi)部組織得到改善，機械強度有所提高，所以沖壓件剛度強度較好；
(5) 沖壓時由模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓材料的表面質(zhì)量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓件的質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一樣”的特征；
(6) 在大量生產(chǎn)的條件下，產(chǎn)品的成本低，經(jīng)濟效益較高；
(7) 沖裁過程能耗較低。
由此可見沖壓制得的零件具有表面質(zhì)量好重最輕成本低的優(yōu)點。所以沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來越多的采用沖壓方法加工產(chǎn)品零件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工業(yè)等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當(dāng)?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕剛度好的沖壓件所代替。有些機械設(shè)備往往以沖壓件所占比例的大小作為評價結(jié)構(gòu)是否先進的指標之一[2]。
工業(yè)發(fā)達國家對冷沖壓生產(chǎn)工工藝的發(fā)展是很重視的.不少國家(如美國、日本等)模具工業(yè)產(chǎn)值己超過機床工業(yè)。從這些國家鋼材構(gòu)成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢。鋼帶和鋼板占全部品種的67%，充分說明沖壓這種加工方法己成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。
沖壓技術(shù)的發(fā)展特征是：
(1)沖壓成形科學(xué)化、數(shù)字化和可控化；
(2)突出“精、省、凈“三大優(yōu)勢；
(3)沖壓成形可以實現(xiàn)全過程控制；
(4)產(chǎn)品從設(shè)計開始即進入控制，考慮工藝；
(5)沖壓生產(chǎn)的靈活性和柔性。
我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
當(dāng)前，我國工業(yè)生產(chǎn)的特點是產(chǎn)品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質(zhì)理好、價格低。因此，模具工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。
（1）模具產(chǎn)品發(fā)展將大型化精密化
模具產(chǎn)品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產(chǎn)要求的一模多腔(如塑封模已達 到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求(如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原來的5μm提高到2～3μm，今后有些模具加工精度公差要求 在1μm以下，這就要求發(fā)展超精加工。
（2）多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展
新型多功能復(fù)合具是在多工位級進模基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了沖壓成 形零件外，還可擔(dān)負轉(zhuǎn)位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務(wù)。通過這種多勸能模具生產(chǎn) 出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各種小型電機、電器及儀 表的鐵芯組件等。
（3）熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高
由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制作的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省制作的原材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應(yīng)用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具已有一半用上了熱 流道技術(shù)，有的廠甚至已達80%以上，效果十分明顯。國內(nèi)近幾年已開始推廣應(yīng)用，但總體 還達不到10%，個別企業(yè)已達到20%~30%。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高 質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。 （4）氣體輔助注射模具和適應(yīng)高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展
氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、 表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低 成本。國外，已經(jīng)較成熟。國內(nèi)目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有 更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助注射常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強制樹 脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應(yīng)淬 火，澆口密封性好，模具能準確控制。注射壓縮成型技術(shù)，是在模具預(yù)先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或低壓，模具在設(shè)定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進行 壓縮成型，其效果是：(1)成型件局部內(nèi)應(yīng)力??；(2)可得到縮孔少的厚壁成型件；(3)對于塑件狹窄的部件也可注入樹脂；(4)用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結(jié)構(gòu)是：(1) 注射時樹脂以低的流動阻力迅速充填型腔；(2)充填完后能立即遮斷澆口部；(3)壓縮作用應(yīng) 僅限于型腔部。
（5）快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊
現(xiàn)在是多品種、少批量生產(chǎn)的時代，到下一個世紀，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例 將達75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均 要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟具越來越引起人們的重視。例如，研制 各種超塑性材料(環(huán)氧、聚脂等)制作或其中填充金屬粉末、玻璃纖維等的簡易模具：中、低 熔點合金模具、噴涂成型模具、快速電鑄模、陶瓷型精鑄模、陶瓷型吸塑模、疊層模及快速 原型制造模具等快速經(jīng)濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外，采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
（6）模具標準件的應(yīng)用將日漸廣泛
使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。 因此，模具標準件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準 生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件 規(guī)格品種，發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。
1 沖裁件的工藝分析
1.1本次設(shè)計沖壓工件如下圖：
由圖1-1分析知：工件材料采用08AL。08AL是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的一種，一般用作冷沖壓薄板鋼中的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板,其命名規(guī)則類同碳素結(jié)構(gòu)鋼，其兩位數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬倍，即“08”表示鋼中平均碳質(zhì)量分數(shù)為0.08%，“A”表示質(zhì)量等級，“L”為“拉”字的漢語拼音首字母，表示其拉伸性能好。主要力學(xué)性能(試件尺寸25mm)：正火930℃、σs=185 MPa、σb=325Mpa、σ5/%≥33、硬度(未熱處理)131HB。主要用于制造4mm以下的各種冷沖壓構(gòu)件，如車身、駕駛室、各種儀表及機器外殼等。
1.2 工件結(jié)構(gòu)形狀
工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有2個U型彎曲，還有兩個不規(guī)則形狀孔，板料厚度為1.2mm，彎曲力不大。
1.3 工件尺寸精度
根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。
根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。
1.4 工件展開長度計算
中性層的確定
由于中性層的長度在彎曲變形前后不變，其長度就是彎曲件坯料展開尺寸的長度。而欲求中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑表示。中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r、變薄系數(shù)等因素有關(guān)，在實際生產(chǎn)中為了使用方便，通常采用下面的經(jīng)驗公式來確定中性層的位置：
式中：——中性層半徑；r——彎曲件內(nèi)彎半徑；
x為中性層位移系數(shù)，其值件下表：表-2
r/t
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1
1.2
x
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.28
0.3
0.32
0.33
r/t
1.3
1.5
2
2.5
3
4
5
6
7
≥8
x
0.34
0.36
0.38
0.39
0.4
0.42
0.44
0.46
0.48
0.5
從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為r=2mm，板料厚度t=1.2mm，查表-2得x=0.36，則中性層半徑為：
2、毛坯展開尺寸的計算
由于圓角半徑r>0.5t，所以毛坯展開長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開長度的總和，即。彎曲件有2個彎曲，分別為L1和L2，分別計算為：
=102.45mm
=47.12mm
所以工件展開長度L1取102.5，L2取47.1mm。
畫出工件展開圖如圖1.4：
2 沖裁工藝方案的確定
沖裁模的類型概述及制件適用模具類型分析
2.1單工序模分散沖裁、彎曲
1先利用落料模將制件的輪廓沖出。
2再利用三套彎曲模分別進行彎曲成形。
優(yōu)點：1）模具設(shè)計簡單，制造容易。
2）模具成本低，生產(chǎn)周期短。
缺點：1）生產(chǎn)的制件尺寸精度低。
2）不便定位。
3）生產(chǎn)率低。
2.2 復(fù)合模
1．概述：在壓力機一次沖程中，經(jīng)一次送料定位，在模具的同一部位可以同時完成幾道沖裁工序的模具稱為復(fù)合模。即該制件在一個工序中同時完成落料，彎曲。
優(yōu)點：1）生產(chǎn)精度高，制件質(zhì)量好。
2）生產(chǎn)率高。
缺點：1）模具制造成本高。
2）操作困難，可能在使用高速自動化沖壓時，損壞模具。
3）模具加工困難。
4）操作不安全。
2.3 級進模
1．概述：級進模是在單工序沖?；A(chǔ)上發(fā)展起來的一種多工序、高效率的沖模。在壓力機一次沖程中，級進模在其有規(guī)律排列的幾個工位上分別完成一部分沖裁工序，在最后工位沖出完整的工件。
優(yōu)點：1）連續(xù)模是連續(xù)沖壓，生產(chǎn)過程中相當(dāng)于每次沖程沖一個制件生產(chǎn)過程中相當(dāng)于每次沖程沖一個工件，故生產(chǎn)效率高，適用于大、中批量生產(chǎn)。
2）級進模沖裁可以減少模具數(shù)量和設(shè)備數(shù)量，操作方便安全，便于實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)自動化。
3）工作安全。
4）可以適用于機械化高速自動壓力機。
缺點：1）級進模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，制造成本高。
2）由于各個工序是在不同工位上完成的，則因定位產(chǎn)生的累積誤差會影響工件的精度。精度不及復(fù)合模。
綜上所術(shù)：結(jié)合此制件形狀尺寸分析，沖壓件簡單，尺寸較小，精度要求不高，采用級進模比采用復(fù)合模的模具制造成本降低，故此次采用級進模。
3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定
級進模是指在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進模的定距方式有兩種：擋料銷定距和側(cè)刃定距。
本模具采用側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進距離（步距），側(cè)刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。在條料送進過程中，切下的缺口向前送進被側(cè)刃擋塊擋住，送進的距離即等于步距。
4 模具總體設(shè)計
4.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知，采用級進模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進模。
4.2 操作方式
零件的生產(chǎn)批量為大批量，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。
4.3 卸料、出件方式
4.3.1 卸料方式
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(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)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(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)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(jié)構(gòu)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(dǎo)向作用時，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的卸料裝置。
工件平直度較高，料厚為1.2mm相對較薄，卸料力較大，雖然彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，設(shè)計力求簡單，可采用剛性卸料。
4.3.2 出件方式
因采用連續(xù)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。
4.4 確定送料方式
因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向送料方式，即由左向右（或由右向左）送料。
4.5 確定導(dǎo)向方式
方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導(dǎo)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(fù)合模。
方案二：采用后側(cè)導(dǎo)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(dǎo)柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)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(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)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(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)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(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該級復(fù)合模采用對角側(cè)導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，即方案一最佳。
5 模具設(shè)計計算
5.1 排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率
5.1.1 排樣方式的選擇
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(zhì)量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。
方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。
通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。
5.1.2 計算條料寬度
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(zhì)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。
搭邊值通常由表4所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。
根據(jù)零件形狀，查表4，并考慮到工件的切邊，工件之間搭邊值a=3mm, 由于采用側(cè)刃定距，工件之間的橋連接放在工件中間，所以工件與側(cè)邊之間不取搭邊值。條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值—△
B0△=（Dmax＋2b1）0△ 公式（5-1）
式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；
a1---沖裁件之間的搭邊值；
b1---側(cè)刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表6）可得△=1.0mm。
△—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.6mm。
B0△=102.5＋2×1
=104.50-0.60mm
故條料寬度為104.5mm。
表5-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值
材料厚度t（mm)
圓件及類似圓形制件
矩形或類似矩形制件長度≤50
矩形或類似矩形制件長度＞50
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a
側(cè)邊a1
工件間a
側(cè)邊 a1
≤0.25
1.0
1.2
1.2
1.5
1.5~2.5
1.8~2.6
＞0.25～0.5
0.8
1.0
1.0
1.2
1.2~2.2
1.5~2.5
＞0.5～1.0
0.8
1.0
1.0
1.2
1.5~2.5
1.8~2.6
＞1～1.5
1.0
1.3
1.2
1.5
1.8~2.8
2.2~3.2
＞1.5～2.0
1.2
1.5
1.5
1.8
2.0~3.0
2.4~3.4
＞2.0～2.5
1.5
1.9
1.8
2.2
2.2~3.2
2.7~3.7
表5-2 普通剪床用帶料寬度偏差△（mm）
條料厚度t(mm)
條料寬度b(mm)
≤50
＞50～100
＞100～200
＞200
≤１
0.4
0.5
0.6
0.7
＞１～2
0.5
0.6
0.7
0.8
＞2～3
0.7
0.8
0.9
1.0
＞3～5
0.9
1.0
1.1
1.2
表5-3 側(cè)刃沖切得料邊定距寬度b1（mm）
條料厚度t(mm)
條料寬度b(mm)
金屬材料
非金屬材料
≤1.5
1.5
2.0
＞1.5～2.5
2.0
3.0
＞1.5～2.5
2.5
4.0
5.1.3 確定步距
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(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
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(dǎo)料板之間送進條料，并有一定的間隙。
級進模送料步距S
S=Dmax+a1 公式（5-2）
Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊
S＝47.1＋3
＝50.1mm
排樣圖如圖5-1所示。
5.1.4 計算材料利用率
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。
一個步距內(nèi)的材料利用率
η＝Ａ/BS×100% 公式（5-2）
式中 A—一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積；
B—條料寬度；
S—步距；
由此可之，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(jié)構(gòu)廢料，結(jié)構(gòu)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(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(dāng)改變制件的形狀）。
2) 、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強度小且安全。
3) 、 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。
4) 、保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。
一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，根據(jù)CAD軟件-工具-查詢-面積：
A=3408.5mm2
所以一個步距內(nèi)的材料利用率
Η=Ａ／BS×100% 公式（5-2）
=3408.5／104.5×50.1×100%
=65.1%
根據(jù)計算結(jié)果知道選用直排材料利用率可達65.1%，滿足要求。
5.2 沖壓力的計算
5.2.1 彎曲力的計算
本設(shè)計只做螺母盒的成形模具設(shè)計，所以只需計算螺母盒的彎曲力即可。
彎曲力是指彎曲件在完成預(yù)定彎曲時所需要的壓力機施加的壓力，是設(shè)計沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)，理論分析方法很難精確計算，在實際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗公式進行計算。
1）自由彎曲時的彎曲力公式
V形彎曲件： ； U形彎曲件：；
式中：、——自由彎曲力；B——彎曲件的寬度；t——彎曲件厚度；r——內(nèi)圓彎曲半徑；——彎曲材料的抗拉強度；K——安全系數(shù)，一般取1.3。
2）、校正彎曲力公式
式中：——校正力；——單位面積上的校正力，Mpa，見表-3；A——彎曲件被校正部分的投影面積，mm2。
表-3 單位校正彎曲力 單位（MPa）
3）計算
本彎曲件彎曲部分，有2處U形彎曲08AL的
U形彎曲力：
=
=8650.6875N
所以總的彎曲力F=8650.69N
5.3 壓力中心的確定
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(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：
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(fù)雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。
X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln) 公式（5-7）
Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln）公式（5-8）
由于該工件在X和Y方向上高度對稱，所以壓力中心為（0，0）。
5.4 模具彎曲部分工作尺寸計算
5.4.1 凸模圓角半徑
當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，取凸模圓角半徑等于或略小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑rmin。由前面所述，該工件的相對彎曲半徑等于最小相對彎曲半徑，那么，凸模的圓角半徑應(yīng)等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑，即=2mm。
5.4.2 凹模圓角半徑
凹模圓角半徑的大小不會直接影響到彎曲件的圓角半徑，但是過小的凹模圓角半徑會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯如凹模困難，會擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側(cè)的圓角半徑必須相等，否則會引起板料偏移。在實際生產(chǎn)中通常根據(jù)材料厚度選取凹模圓角半徑：當(dāng) ； ； 。由于采取級進模彎曲，且r=3mm，因此，取=3mm。
5.4.3 凹模深度
凹模深度要適當(dāng)，若過小則彎曲件兩端自由部分太長，工作回彈大，不平直；若深度過大則凹模過高，浪費模具材料并需要較大的壓力機工作行程。
對于U型彎曲件，如果彎曲件直邊較長，凹模深度可以小于工件高度，凹模深度值見下表：
表-4 彎曲U型件的凹模深度（mm）
凹模的具體尺寸見凹模零件圖。
5.4.4 凸、凹模的間隙
V形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機的閉合高度來控制的。但在模具設(shè)計中，必須考慮到要使模具閉合時，模具的工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質(zhì)量。
U形件彎曲時必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過大則回彈大，工件的形狀和尺寸誤差增大。間隙過小會加大彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件并降低模具的壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計算：
；
式中：Z/2——凸、凹模的單面間隙；t——板料厚度的基本尺寸；
△——板料厚度的正偏差；
C——根據(jù)彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數(shù)，其值按表4-16選取。
表-5 間隙系數(shù)C值（單位mm）
當(dāng)工件精度要求較高時，間隙值應(yīng)適當(dāng)減小，可以取Z/2=t。
查有關(guān)資料板料厚度的正偏差為
由公式可得：
5.4.5 U形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差
凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當(dāng)工件標注外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準件，間隙取在凸模上；當(dāng)工件標注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)以凸模為基準件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應(yīng)根據(jù)工件尺寸、公差、回彈情況以及模具的磨損規(guī)律而定。
1）彎曲件標注外形尺寸
凹模尺寸為
凸模尺寸為 （或凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保重單面間隙Z/2）
2) 彎曲件標注內(nèi)形尺寸
凸模尺寸為
凹模尺寸為 （或凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保重單面間隙Z/2）
式中：L——U形彎曲件基本尺寸，mm；、——凸、凹模工作部分尺寸，mm；——彎曲件公差，mm；、——凸、凹模制造公差，選用IT7~IT9級精度，mm；Z/2——凸、凹模單面間隙。
由彎曲件圖可以看出彎曲件標注外形尺寸，且彎曲件未標注尺寸公差，則按未按公差I(lǐng)T14級來處理，查表得彎曲件公差，凹模制造公差，選用IT9級精度，凸模制造公差，選用IT8級精度。
凹模尺寸為
L1=(40.4-0.75×1.356)
=39.383mm
L2=(69.4-0.75×1.356)
=68.383mm
凸模尺寸為
L1=(38+0.75×1.356)
=39.017mm
L2=(67+0.75×1.356)
=68.017mm
6 主要零部件設(shè)計
6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
6.1.1. 凹模的尺寸
凹模厚度
1+ kb (≥15)
凹模壁厚度為c=(1.5～2)H (≥30～40mm)
式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K為系數(shù),是考慮板料厚度影響的系數(shù)可以《沖壓工藝與模具設(shè)計》表2．8．2中查得代入數(shù)據(jù)可得沖孔凹模
落料凹模：
H=0.45×102.5=46.125mm 取H=50mm
6.1.2 模具的其它零件
輔助結(jié)構(gòu)零件不直接參與完成工藝過程，也不與毛坯直接發(fā)生作用，只對模具完成工藝過程起保證作用或是對模具的功能起到完善的作用，輔助零件包括導(dǎo)向零件、固定零件、緊固及其它零件。
一 導(dǎo)向零件的設(shè)計
導(dǎo)向裝置用于沖裁模具上、下模之間的定位連接和運動導(dǎo)向，導(dǎo)向零件可以消除壓力機滑塊運動誤差對模具運動精度的影響，保證凸、凹模間間隙分布均勻，便于模具安裝和調(diào)整，因而可以提高模具的使用壽命和沖裁件精度。因此，在設(shè)計生產(chǎn)沖裁件批量較大的沖裁模時，一般均采用導(dǎo)向裝置，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。
常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式、滾珠導(dǎo)套式，其中圓柱形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置加工容易，裝配簡單，滑動導(dǎo)向剛度大，精度高，穩(wěn)定性好，是冷沖模應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。
導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計
（1）根據(jù)模座可配合的導(dǎo)柱和的導(dǎo)套，長度依據(jù)閉合高度進行選擇，長138mm。
（2）配合：導(dǎo)套孔徑與導(dǎo)柱相配，一般采用H7/r6，精度要求很高的時候為H6/r5
配合。為了保證導(dǎo)向，要求導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合間隙小于凸、凹模之間的間隙。外徑D與上模座相配，采用H7/r6過盈配合；導(dǎo)柱一端與下模座過盈配合（H7/r6），另一端則與導(dǎo)套滑動配合，兩端的標稱尺寸相同，公差不同。導(dǎo)套與導(dǎo)柱采用間隙配合，一般精度為H7/h6。結(jié)構(gòu)及配合關(guān)系如圖6-12所示：
二 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計與選取
固定與聯(lián)接零件用來將凸、凹模固定在上下模座上，以及將上下模座固定在壓力機上。主要的固定與聯(lián)接零件有模柄、模座和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?
（一） 模柄
模柄的尺寸與所選壓力機相適配，如圖6-13所示
模柄是將上模安裝在壓力機滑塊上的零件。模柄安裝在上模座上的垂直度影響導(dǎo)向裝置的配合精度和使用壽命，因此設(shè)計模具時應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的模柄。常用的模柄形有壓入式、凸緣式、旋入式和浮動式，綜合考慮到導(dǎo)向精度、制造成本，安裝難易程度等因素，現(xiàn)采用壓入式模柄，通過過渡配合H7/m6，將模柄壓入上模座，并用止轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動。這種模柄易于保證其與上模座的垂直度要求，適合于上模座較厚的沖模。模柄通常用Q235鋼制造，裝入上模座后，其中心線與上模座上平面的垂直誤差在全長范圍內(nèi)不大于0.05mm。
（二）模架與模座
上、下模座用以安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的整體和傳遞沖壓力。因此，模座不僅要有足夠的強度，還要有足夠的剛度，上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。模架是模具的主體結(jié)構(gòu)。冷沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘?shù)冗B接到模架上，以構(gòu)成一副完整的沖模。模架在起連接作用的同時，還用于保證凸模和凹模具有正確的位置，即起導(dǎo)向作用。模架的結(jié)構(gòu)形式，按導(dǎo)柱在模座上的固定位置不同，有對角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架和四導(dǎo)柱模架。設(shè)計時，矩形模座的外徑應(yīng)比凹模直徑大40-70mm，寬度取與凹模相同的尺寸。下模座輪廓尺寸應(yīng)比壓力機工作臺漏料孔至少大40-50mm，模座厚度通常取為凹模厚度的1-1.5倍。
1．根據(jù)凹模周界的特點可以知道，該模具較長但較窄，故選用后側(cè)導(dǎo)柱窄形上下模座
查[5]23~26頁可得：
上模座選用 L×B×H=500×400×30mm
下模座選用 L×B×H=500×400×40mm
2．結(jié)構(gòu)形式（見裝配圖）
3．材料一般選用鑄鐵或鑄鋼（HT200、QT400-18）
4．技術(shù)要求
（1）上、下兩平面應(yīng)保持平行，平行度偏差不應(yīng)該超過規(guī)定的數(shù)值；
（2）安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的孔位置應(yīng)該一致，而且要求孔與地面垂直；
（3）一般加工過程為毛坯經(jīng)過時效處理后在銑（或刨）床上粗加工上
下兩平面，留精加工余量，最后在平面磨床上精磨到符合圖樣要求。
（三）墊板
墊板置于模座和固定板之間，分散凸模傳遞的壓力，選用矩形墊板，由于整個模具較大，沖裁力也較大，墊板的厚度h=6mm，其外形尺寸和輪廓應(yīng)與凸模固定板相同，故整體外形尺寸為L×B×H=320×280×6mm，（見圖6-18）材料選用45鋼，熱處理硬度43-48HRC，為便于模具裝配，墊板上的銷孔通孔可以比銷釘直徑大0.3-0.5mm
（四）螺釘與銷釘
螺釘與銷釘用于對模具板件固定與定位，通常兩者選用相同的直徑，螺釘?shù)闹睆脚c布置參見圖，上模座與凸模固定板之間靠8個內(nèi)六角螺釘固定連接，其墊板相應(yīng)處采用過孔，墊板與凸模固定板之間采用銷釘定位，在左右對角處用兩個銷釘將三者定位連接。凹模板與下模座采用8個內(nèi)六角螺釘固定連接，再用2個銷釘定位連接。
7 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)
7.1 校核模具閉合高度
模具閉合高度H應(yīng)該滿足
Hmin－H1＋10≤H≤Hmax－H1－5 公式（7-1）
式中 Hmax—壓力機最大閉合高度； Hmin—壓力機最小閉合高度；
H1—墊板厚度。
根據(jù)擬選壓力機J23—63，查開式壓力機參數(shù)表得：
Hmax＝220mm, Hmin＝175mm,H1＝45mm.
將以上數(shù)據(jù)帶入公式7-1，得155＜H＜220
經(jīng)計算該模具閉合高度H=240mm，在175mm～220mm內(nèi)，且開式壓力機J23—16最大裝模高度250mm,大于模具閉合高度240mm ,?可以使用。
7.2 沖壓設(shè)備的選定
通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機J23—16能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：160KN
滑塊行程：45mm
最大閉合高度：220mm
最大裝模高度：250mm
工作臺尺寸（前后×左右）：780mm×620mm
模柄孔尺寸：40mm×60mm
最大傾斜角度：300
8 設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標準件
按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標準中選取標準件。
繪制模具裝配圖，見圖8-1。
9 模具的安裝調(diào)試
9.1 模具的安裝調(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
〔1〕 按裝配圖標題欄準備模具零部件。
〔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）及標準件。
〔10〕 試沖
將裝配好的模具安裝在指定的壓力機上，試沖合格后交付生產(chǎn)使用。
試沖時重點檢查各型孔與凸模的間隙合理和均勻、條料送料準確、可靠、無阻滯和落料件、沖孔廢料下落順暢。
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結(jié)論
四年的艱苦跋涉，五個月的精心準備，畢業(yè)論文終于到了劃句號的時候，心頭照例該如釋重負，但寫作過程中常常出現(xiàn)的輾轉(zhuǎn)反側(cè)和力不從心之感卻揮之不去。論文寫作的過程并不輕松，工作的壓力時時襲擾，知識的積累尚欠火候，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。第一次花費如此長的時間和如此多的精力，完成一篇具有一定學(xué)術(shù)價值的論文，其中的艱辛與困難難以訴說，但曲終幕落后留下的滋味，值得我一生慢慢品嘗。
敲完最后一個字符，重新從頭細細閱讀早已不陌生的文字，我感觸頗多。雖然其中沒有什么值得特別炫耀的成果，但對我而言，是寶貴的。它是無數(shù)教誨、關(guān)愛和幫助的結(jié)果。
我要感謝我的指導(dǎo)教師，老師雖身負教學(xué)、科研重任，仍抽出時間，不時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，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他們傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過我的老師，是你們讓我成熟成長；感謝學(xué)院的各位工作人員，他們細致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。
謹向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的關(guān)懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。
致謝信
我要感謝我的指導(dǎo)教師，老師雖身負教學(xué)、科研重任，仍抽出時間，不時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，小到語句格式的瑕疵，都一一予以指出。是他們傳授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養(yǎng)了我的功底，對論文的完成不無裨益。我還要感謝學(xué)院所有教過我的老師，是你們讓我成熟成長；感謝學(xué)院的各位工作人員，他們細致的工作使我和同學(xué)們的學(xué)習(xí)和生活井然有序。
謹向我的父母和家人表示誠摯的謝意。他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的關(guān)懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發(fā)我不斷前行。沒有他們就沒有我，我的點滴成就都來自他們。
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