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XXXX 學(xué) 院
設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū)
題 目 旋轉(zhuǎn)沖側(cè)孔模具設(shè)計(jì)
學(xué) 生
系 別 機(jī) 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級(jí) 材料成型及控制工程
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
目 錄
摘要: 4
第一章、 緒論 5
1.1.課題來(lái)源和研究意義 5
1.2.本課題研究的主要內(nèi)容 8
第二章、沖壓工藝方案的制定 9
2.1.工藝分析與方案的確定 9
第三章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3.1.產(chǎn)品定位裝置 11
3.2.出料裝置 12
3.3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
3.4.模具工作過(guò)程 13
第四章、模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14
4.1.凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算 14
4.1.1.凸、凹模間隙的選擇 14
4.1.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算 14
4.2.凸、凹模的設(shè)計(jì) 16
4.2.1.凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式 16
4.2.2.凸模長(zhǎng)度的確定 16
4.2.3.凸模的強(qiáng)度計(jì)算 17
4.2.4.凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì) 17
4.2.5.凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定 18
4.3.模板的設(shè)計(jì) 19
4.4.卸料彈簧的選用 19
第五章、沖壓設(shè)備的選用 20
5.1.沖壓力的計(jì)算 20
5.2.選擇壓力機(jī) 20
第六章、壓力中心的計(jì)算 22
第七章、總結(jié)及模具設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 23
致 謝 24
參考文獻(xiàn) 25
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 旋轉(zhuǎn)沖側(cè)孔模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2015 年 4 月 28 日
摘要:
通過(guò)對(duì)零件結(jié)構(gòu)及成形工藝的分析, 針對(duì)傳統(tǒng)加工零件側(cè)孔存在的問(wèn)題及經(jīng)濟(jì)性的需求, 比較了幾種加工方法的優(yōu)缺點(diǎn), 選擇一種新穎的沖壓工藝方案, 設(shè)計(jì)了一副旋轉(zhuǎn)式?jīng)_側(cè)孔模。介紹了模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作過(guò)程, 提出了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中需注意的問(wèn)題。模具采用了轉(zhuǎn)盤(pán)和滑塊結(jié)構(gòu), 完成了4個(gè)側(cè)孔的同時(shí)沖制。
關(guān)鍵詞: 側(cè)孔; 旋轉(zhuǎn)式; 模具結(jié)構(gòu); 轉(zhuǎn)盤(pán); 滑塊
Abstract:
By analyzing the structure and the forming process of the part, the advantages and dis advantages of several processing methods are compared, a new method of stamping technology and a rotatory punching side hole die were designed. Discussing the structural design and work process of the die, the points of attention of molding design were put forward. In this die rotary table and slider are used to punch simultaneously four side hole, and the parts are punched successfully.
Key words: side hole; rotatory; die structure; rotary table; slider
第一章、 緒論
1.1.課題來(lái)源和研究意義
本設(shè)計(jì)題目由實(shí)習(xí)單位提供，經(jīng)系指導(dǎo)老師審核通過(guò)的。本設(shè)計(jì)題目涉及的主要內(nèi)容是對(duì)沖壓模的設(shè)計(jì), 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。
在二十世紀(jì)中期甚至更早,國(guó)外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對(duì)模具及模具工業(yè)的高度評(píng)價(jià)與精辟的比喻。例如: “模具是美國(guó)工業(yè)的基石”(美國(guó))；“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富強(qiáng)的原動(dòng)力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國(guó))；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀(jì)未,中國(guó)人才開(kāi)始認(rèn)識(shí)到其極端重要性,作出了科學(xué)的評(píng)價(jià):“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國(guó))。
21世紀(jì)的制造業(yè)，正從以機(jī)器為特征的傳統(tǒng)技術(shù)時(shí)代，向著以信息為特征的技術(shù)時(shí)代邁進(jìn)，即用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。經(jīng)濟(jì)全球化和世界市場(chǎng)一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競(jìng)爭(zhēng)，提出了快速反應(yīng)市場(chǎng)的要求，與之相適應(yīng)，制造業(yè)對(duì)柔性自動(dòng)化技術(shù)及裝備的要求更加迫切而強(qiáng)烈。同時(shí)，微電子技術(shù)和信息通信技術(shù)的快速發(fā)展，為柔性自動(dòng)化提供了重要的技術(shù)支撐，工業(yè)裝備的數(shù)控化、自動(dòng)化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達(dá)200億美元上下。美國(guó)的年產(chǎn)值為50億美元。中國(guó)也在后來(lái)居上,現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車(chē)的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。而技術(shù)含量低的模具已供過(guò)于求,市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小。近五年來(lái),平均每年進(jìn)口模具約為11.2億美元,2003年就進(jìn)口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來(lái)的模具。這表示中國(guó)大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮蟆＿@就是這次研究的意義。
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。。
自改革開(kāi)放以來(lái)，到目前為此制造業(yè)在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占的比重已占到45%，制造業(yè)部門(mén)成為GDP增長(zhǎng)的主要支撐力量。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車(chē)工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)和重型汽車(chē)，汽車(chē)模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。
?目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó)家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)，資金密集性的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動(dòng)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著輻射性的影響。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低CAD／CAE／CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，CAD/CAE/CAM技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。利用先進(jìn)的CAD/CAM/CAE技術(shù)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)與制造，不僅省時(shí)省力，實(shí)現(xiàn)了無(wú)圖紙化加工，而且制品的準(zhǔn)確性，減少了試模的次數(shù)，縮短模具的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)周期。模具制造技術(shù)將向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。最為重要的是保證了模具使用壽命。
模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。模具網(wǎng)CEO、深圳市模具技術(shù)學(xué)會(huì)專家委員羅百輝表示，現(xiàn)代模具制造技術(shù)正朝著加快信息驅(qū)動(dòng)、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)，模具在設(shè)計(jì)中采用有限元法、邊界元法進(jìn)行流動(dòng)、冷卻、傳熱過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)，模具的CIMS技術(shù)，已在開(kāi)發(fā)的模具DNM技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)方面。
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、 “價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
（１）全面推廣CAD／CAM／CAM技術(shù)
模具CAD／CAM／CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD／CAM／CAE技術(shù)的條件已基本成熟。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD／CAM／CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
（２）高速銑削加工
國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。
（３）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。
（４）電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。
（５）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到３０％左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為８０％左右。
（６）優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來(lái)提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積（TiN、TiC等）、等離子噴涂等技術(shù)。
（７）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
（８）模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤(pán)；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫(kù)；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
我國(guó)模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)（未包括香港、臺(tái)灣、澳門(mén)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬(wàn)家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，“九五”期間的年增長(zhǎng)率為13%，2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%。因此，近年來(lái)我國(guó)模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具上，并取得了可喜的成績(jī)，模具進(jìn)口量下降，模具技術(shù)和水平也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。
但是，我們國(guó)家的模具產(chǎn)業(yè)并不是完美的。雖然我國(guó)模具總量目前已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家許多。
1.2.本課題研究的主要內(nèi)容
1.旋轉(zhuǎn)側(cè)沖孔工藝方案；
2.旋轉(zhuǎn)側(cè)沖孔模具總體方案設(shè)計(jì)；
3.旋轉(zhuǎn)側(cè)沖模具各零件尺寸計(jì)算；
4.模具總裝配圖與零件圖繪制。
第二章、沖壓工藝方案的制定
在沖壓生產(chǎn)中經(jīng)常遇到一些零件需要在已經(jīng)成形或拉深后的零件側(cè)壁上沖孔, 這就需要一副或幾副沖側(cè)孔模實(shí)現(xiàn)。沖側(cè)孔模的結(jié)構(gòu)要根據(jù)零件的特點(diǎn)而定。圖1 為某產(chǎn)品的一個(gè)零件, 材料為20 鋼,
零件壁厚0.8 mm。零件的圓周側(cè)面上均勻分布4 個(gè)
2.1.工藝分析與方案的確定
零件需在側(cè)壁上沖對(duì)稱的4 個(gè)孔。根據(jù)零件上4 個(gè)孔的尺寸、形狀、位置情況, 對(duì)零件上4 個(gè)孔的沖壓提出以下3 種成形方案:
(1) 自動(dòng)分度徑向沖孔結(jié)構(gòu), 即采用棘輪、棘爪分度定位機(jī)構(gòu)沖孔。采用該機(jī)構(gòu)沖孔誤差小, 定位精度可滿足零件上孔均分的要求, 同時(shí)可避免人為操作帶來(lái)的誤差。
( 2) 斜楔側(cè)向沖孔結(jié)構(gòu)。在每一個(gè)沖裁方向上,安裝一個(gè)斜楔結(jié)構(gòu)推動(dòng)凸模運(yùn)動(dòng)沖出側(cè)孔, 而該零件的4 個(gè)側(cè)孔在4 個(gè)不同的沖裁方向上, 且要在一個(gè)不大的零件周?chē)惭b4 個(gè)斜楔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)模具制作難度大, 成本高, 同時(shí)零件取放不方便, 安全性差。
(3) 旋轉(zhuǎn)式側(cè)向沖孔結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)的模具中設(shè)計(jì)有轉(zhuǎn)盤(pán)和滑塊結(jié)構(gòu), 通過(guò)上模上、下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn), 再帶動(dòng)滑塊做徑向運(yùn)動(dòng), 完成沖孔。該結(jié)構(gòu)適用于體積小, 所需沖裁力不大的零件, 模具簡(jiǎn)單、可靠, 同時(shí)能很好地滿足孔的均勻分布要求。通過(guò)以上分析, 最終采用方案3 對(duì)零件的4 個(gè)孔進(jìn)行沖壓。
第三章、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于本產(chǎn)品需要至少2付以上模具，對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，工作量比較大，所以本設(shè)計(jì)中，只設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)沖四周孔模。
模具總體結(jié)構(gòu)如圖所示，利用轉(zhuǎn)盤(pán)和滑塊機(jī)構(gòu)同時(shí)沖壓零件周邊的4 個(gè)均勻分布的孔該模具采用旋轉(zhuǎn)沖孔，凸模固定在下模，采用靠模板上下活動(dòng)，帶動(dòng)滑塊旋轉(zhuǎn)沖孔。上模采用螺桿中間加彈簧，起壓料作用。沖孔廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出。
3.1.產(chǎn)品定位裝置
由于產(chǎn)品是旋轉(zhuǎn)沖孔模，所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)要注意模具的結(jié)構(gòu)，和一般沖孔模不一樣，同時(shí)還要考慮產(chǎn)品的定位，確?？孜缓屯庑蔚某叽缫恢?，確保產(chǎn)品合格。模具結(jié)構(gòu)圖如下
圖3-1 模具結(jié)構(gòu)示意圖
1. 限位釘 2. 模柄 3. 壓料板 4. 壓料桿 5. 壓環(huán) 6. 凹模 7. 滑動(dòng)銷釘 8. 滑塊座 9. 下模座 10. 卸料螺釘 11. 頂塊 12. 墊塊 13. 傳動(dòng)銷 14. 定位銷 15. 滑塊 16. 凸模 17. 靠模板 18. 彈簧 19. 螺桿 20. 上模座 21. 頂圈 22. 滾珠 23. 轉(zhuǎn)盤(pán) 24. 保持器 25. 頂桿 26. 托板 27. 彈簧 28. 手柄
?
3.2.出料裝置
上模采用彈性卸料板卸料，彈性卸料板由彈簧產(chǎn)生的彈性實(shí)現(xiàn)卸料，并穿過(guò)螺桿安裝在上模座上，下模由彈簧頂出頂圈彈性卸料。沖孔廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件在模具沖好后可以直接原路拿出。
3.3.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?
以上圖紙所示為旋轉(zhuǎn)式側(cè)向沖孔模結(jié)構(gòu)。該沖孔模利用轉(zhuǎn)盤(pán)和滑塊機(jī)構(gòu)同時(shí)沖壓零件周邊的4 個(gè)均勻分布的孔。
靠模板17 上有長(zhǎng)槽, 且中間部分有一定的斜度, 滑動(dòng)銷釘7 插入斜槽內(nèi)，隨著上模的上下移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)滑動(dòng)銷釘7 左右旋轉(zhuǎn)。左右2 個(gè)滑動(dòng)銷釘與轉(zhuǎn)盤(pán)23 連接, 并且可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤(pán)上下各有一個(gè)保持器24, 內(nèi)部有若干滾珠22，保證轉(zhuǎn)盤(pán)的順利轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)盤(pán)上有均勻分布的4 條槽, 每條槽內(nèi)有一個(gè)傳動(dòng)銷13, 傳動(dòng)銷可以在槽內(nèi)自由移動(dòng)。每個(gè)傳動(dòng)銷分別和一個(gè)滑塊15 連接, 滑塊和滑塊座8組合, 滑塊座固定不動(dòng), 滑塊只可以作徑向運(yùn)動(dòng)。凸模16 和滑塊固定在一起, 隨著滑塊的徑向運(yùn)動(dòng)完成沖孔, 凹模6 固定在滑塊座8 上。模具設(shè)計(jì)有頂圈21, 外形輪廓和零件接近, 上面固定有定位銷14, 同凹模6 的外圓一起完成零件的精確定位。頂圈可以上下移動(dòng), 底部連接有2 顆卸料螺釘10 和2 個(gè)頂桿25。底部設(shè)置有頂塊11 和手柄28, 手柄的上下擺動(dòng)可以通過(guò)卸料螺釘帶動(dòng)頂圈的上下移動(dòng), 完成卸料。托板26 和彈簧27 通過(guò)頂桿25 在沖壓過(guò)程中維持頂圈平穩(wěn)地上、下運(yùn)動(dòng), 同時(shí)輔助手柄完成卸料。
3.4.模具工作過(guò)程?
工作時(shí), 首先將零件放在頂圈21 上, 以凹模6的外圓及定位銷14 定位。上模下行, 壓料桿4 壓住零件, 迫使頂圈21 下降避開(kāi)凸模16 的側(cè)向刃口, 此時(shí)滑動(dòng)銷釘7 處于靠模板17 的直槽中。上模繼續(xù)下行, 滑動(dòng)銷釘隨靠模板斜槽部分的推動(dòng)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)23 旋轉(zhuǎn), 轉(zhuǎn)盤(pán)上開(kāi)有4 條長(zhǎng)槽, 轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)迫使傳動(dòng)銷13 帶動(dòng)4 個(gè)滑塊15 作徑向運(yùn)動(dòng), 使固定在滑塊上的凸模16 完成沖側(cè)孔。上模上行, 滑動(dòng)銷釘在靠模板槽中作反向運(yùn)動(dòng), 迫使凸模退回原位。用手將手柄28 沿反向運(yùn)動(dòng), 使卸料螺釘10 將頂圈21 退到原位, 卸下零件, 廢料從凹模6 的中心漏斗孔漏出。
?
第四章、模具零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1.凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
4.1.1.凸、凹模間隙的選擇
凸、凹模間隙值的大小對(duì)沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻(xiàn)[8]表2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.025 mm， Zmax=0.035 mm。按材料的性能、厚度，這里取Z=0.035-0.025=0.03mm。
4.1.2.凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來(lái)保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計(jì)沖模的主要任務(wù)之一。設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個(gè)。沖裁過(guò)程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴(yán)重。在實(shí)際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長(zhǎng)，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光滑；圓角??；無(wú)裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應(yīng)盡可能平整。尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實(shí)際尺寸與標(biāo)稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個(gè)差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對(duì)凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。
（1）沖孔凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
由于該零件沖孔是腰孔，且產(chǎn)品材料厚度相對(duì)比較薄，為了保證凸、凹模之間的間隙值，同時(shí)為制造方便，凸、凹模采用分開(kāi)加工的方法。具體可采用成形磨削加工刃口。
如圖4-1所示，其中未標(biāo)注公差的尺寸，按IT12級(jí)取公差。
沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=1.58+0.5×0.04=1.60+0.02
Bj2=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=2.475+0.5×0.05=2.5-0.02
沖孔凹模尺寸： Bh1=(Bj+2Z)- Δ/4
=1.6+2×0.03=1.66-0.02
Bh2=(Bj+2Z)- Δ/4
=2.5+2×0.03=2.56-0.02
② 孔心距??
????????????? （4-5）
式中 、—凸、凹模孔心距的標(biāo)稱尺寸（mm）；
???? —工件孔心距的標(biāo)稱尺寸（mm）；
???? —工件孔心距的公差（mm）
則：1=2.6±0.01
孔到邊的距離
4.2.凸、凹模的設(shè)計(jì)
4.2.1.凸模的結(jié)構(gòu)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(shí)際條件亦有所不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)也可采用加強(qiáng)型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺(tái)肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等。
本設(shè)計(jì)中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時(shí)表面可進(jìn)行滲氮處理。異形凸模可以采用慢走絲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(zhì)量]。凸模固定方式如CAD圖所示：凸模以過(guò)渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端側(cè)面用螺釘頂住，保證在工作時(shí)不被拉出，安全可靠。
4.2.2.凸模長(zhǎng)度的確定
凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。此模具結(jié)構(gòu)本身就是超短凸模深孔沖裁，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時(shí)失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟唷?
根據(jù)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，凸模的長(zhǎng)度為
=?+???????????????????? （4-8）
式中，—凸模的長(zhǎng)度（mm）；
????? —凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t<1.5mm的板料時(shí)，取10～20mm；當(dāng)t=1.0～5.0mm時(shí)，取12～18mm；這里取20 mm；
???? —附加長(zhǎng)度（mm）。主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（對(duì)于沖裁凸模取1mm，對(duì)于壓彎凸模根據(jù)零件彎曲高度取5.2mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板的到凸模固定板間的安全距離（取20mm）
將各數(shù)據(jù)代入式（4-8）中得：
??? 沖裁凸模長(zhǎng)度=20+15=35
4.2.3.凸模的強(qiáng)度計(jì)算
沖裁時(shí)凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當(dāng)大的壓應(yīng)力。而在卸料時(shí)，又承受有拉應(yīng)力。因此，在一次沖裁的過(guò)程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復(fù)作用。在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，因此沒(méi)有必要作強(qiáng)度的校核[9]。但針對(duì)本產(chǎn)品特點(diǎn)，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對(duì)相應(yīng)凸模的強(qiáng)度—包括凸模的最小斷面（危險(xiǎn)斷面）的承壓能力和抗彎能力進(jìn)行校核。
凸模承受能力的校核
對(duì)凸模最小斷面上的承受能力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須使沖裁力小于或等于危險(xiǎn)斷面所允許的最大壓應(yīng)力。而該模具中凸模刃口最小壁厚3.2mm，故凸模承受能力滿足要求。
（2）失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的校核
凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長(zhǎng)度與導(dǎo)向方式有關(guān)，由卸料板導(dǎo)向凸模最大允許長(zhǎng)度按式（4-9）計(jì)算：
???????????? ??? （4-9）
式中，—凸模最大允許長(zhǎng)度（mm）；
????? —凸模材料彈性模量，對(duì)于鋼材可??；
? —凸?；驔_孔直徑（mm）；
? —沖件材料厚度（mm）；
? —沖件材料抗剪強(qiáng)度（），這里對(duì)于20#普通鋼板380
現(xiàn)今對(duì)最小凸模進(jìn)行校核計(jì)算，將各數(shù)據(jù)代入式（4-9）中得：l=7.38
所以大于凸模長(zhǎng)度，故滿足要求。顯然，其它凸模也滿足彎曲校核要求。
4.2.4.凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)
凹模在設(shè)計(jì)中采用整體加工而成，為了便于設(shè)計(jì)、制造、維修。凹模材料與凸模相同，選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC58-62。如圖所示，為沖裁凹模刃壁形式，適用于沖裁模。一般可以使用電火花穿孔加工凹模。
4.2.5.凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定
凹模設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的事項(xiàng)是關(guān)于凹模強(qiáng)度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽?，在實(shí)用上是和制件尺寸一起來(lái)考慮的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對(duì)其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。
凹模的厚度和外形尺寸，對(duì)于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強(qiáng)度。沖裁時(shí)，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比較復(fù)雜，特別是對(duì)于復(fù)雜形狀的沖件，其凹模的強(qiáng)度計(jì)算就相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。因而，在目前一般的生產(chǎn)實(shí)際情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等來(lái)進(jìn)行概略的估算及經(jīng)驗(yàn)修正。結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：
（1）凹模外形尺寸 ，由于產(chǎn)品在沖孔時(shí)以平板外形做定位，所以沖孔凹模尺寸即為產(chǎn)品內(nèi)擋尺寸。
（2）凹模厚度：凹模厚度h根據(jù)沖裁力F按文獻(xiàn)[10]圖14-15選擇。
先算沖裁力：
?? ??????????????????????????????（4-10）
式中，L— 沖孔周邊長(zhǎng)度（mm）；
t— 材料厚度（mm），t=0.8mm；
t— 材料抗剪強(qiáng)度（MPa），τ=380MPa；
K— 系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
算得整個(gè)沖壓工序中沖裁周邊長(zhǎng)度L=6.82mm，代入式（4-10）得：
F=1.3×6.82×380×0.8×4≈10.78KN
由文獻(xiàn)[10]圖14-15中取凹模厚度h=5-10mm。
（3） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計(jì)算[10]：
沖件料厚t≤3 mm，h0=3 mm；
沖件料厚t>3 mm，h0=t；
由于側(cè)沖，壁厚也比較薄，所以就沒(méi)必要加工廢料孔，也無(wú)法加工。
4.3.模板的設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)的沖孔模模板包括：卸料板、固定板、凹模、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是模具中不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時(shí)還具有一定的導(dǎo)向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，充當(dāng)凹模刃口。各零件尺寸見(jiàn)CAD圖紙。
4.4.卸料彈簧的選用
先算卸料力，查文獻(xiàn)[8]表2-15得卸料力系數(shù)，則：
F卸=K卸F=0.02×11.78=0.24KN
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初定1根彈簧，彈簧的卸料力為：0.24KN，選用直徑19的彈簧，能滿足卸料力的要求。
第五章、沖壓設(shè)備的選用
根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來(lái)選定設(shè)備類型。開(kāi)式曲柄壓力機(jī)雖然剛度差，但它成本低，且有三個(gè)方向可以操作的優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機(jī)剛度好、精度高，只能靠?jī)蓚€(gè)方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。
雙動(dòng)曲柄壓力機(jī)有兩個(gè)滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復(fù)雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
綜合考慮，采用開(kāi)式曲柄壓力機(jī)。
5.1.沖壓力的計(jì)算
該沖孔模采用彈性卸料和下出料方式。
由4.2節(jié)及4.4節(jié)計(jì)算知：；F=10.78KN，
計(jì)算推件力，查文獻(xiàn)[8]表2-15得推件力系數(shù)，則：
????????????????????? （5-1）
所以，F(xiàn)總=10.78+10.78×0.02+10.78×0.05=10.86KN
所選壓力機(jī)的公稱壓力必須大于。
5.2.選擇壓力機(jī)
根據(jù)上述沖壓力的計(jì)算，初步選用型號(hào)為JH21-100開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)。該型號(hào)壓力機(jī)主要技術(shù)規(guī)格如下[8]：
公稱壓力 1000KN;
滑塊行程 120mm;
行程次數(shù) 75次/秒
最大閉合高度 400mm;
最大裝模高度 315mm;
連桿調(diào)節(jié)量 85mm;
工作臺(tái)尺寸（前后mm左右mm）;600×1000
墊板尺寸（厚度mm孔徑mm）;100×200
模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）;φ60×80
最大傾斜角 25°
由圖紙計(jì)算知：模具閉合高度334mm
故，所選壓力機(jī)裝模高度與模具閉合高度滿足下式
，模具高度在此范圍內(nèi)，可以選用這個(gè)壓力機(jī)調(diào)試模具。
第六章、壓力中心的計(jì)算
沖裁時(shí)的合力作用點(diǎn)或多工序模各工序沖壓力的合力作用點(diǎn)，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機(jī)的壽命。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該正確算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；由于該產(chǎn)品形狀規(guī)則，4個(gè)孔均勻分布，所以模具的壓力中心即為模具中心。
第七章、總結(jié)及模具設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
設(shè)計(jì)是源頭，設(shè)計(jì)雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個(gè)模具成本的70%～80%。所以，作者在設(shè)計(jì)時(shí)詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設(shè)計(jì)，在實(shí)際生產(chǎn)中要具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時(shí)，應(yīng)該多注意細(xì)節(jié)，找出根本原因，針對(duì)其維修。在拆裝模具時(shí)，要認(rèn)真仔細(xì)，以防損傷模具。定期的維護(hù)、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意以下幾點(diǎn)：
( 1) 設(shè)計(jì)時(shí)要計(jì)算好靠模板17 上長(zhǎng)槽中斜槽部分的角度及長(zhǎng)度, 以保證靠模板到上死點(diǎn)時(shí)凸模16能離開(kāi)頂圈2~ 3mm, 靠模板到下死點(diǎn)時(shí), 凸模又能進(jìn)入凹模1~ 2mm。
( 2) 安裝過(guò)程中, 應(yīng)保證滑動(dòng)銷釘7 在靠模板17的斜槽內(nèi)能順利滑動(dòng), 避免沖壓過(guò)程中, 出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)盤(pán)23 與保持器24 之間應(yīng)注意潤(rùn)滑。
( 3) 沖壓時(shí)托板26 要上下運(yùn)動(dòng), 所以托板上的卸料孔應(yīng)設(shè)計(jì)成上大下小, 同時(shí)下模座上的廢料孔直徑要大于托板廢料孔下端的直徑, 保證廢料能順利落下。
從整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊, 設(shè)計(jì)合理, 操作方便, 滿足了零件上4 個(gè)孔的位置和尺寸精度的要求, 同時(shí)也滿足了生產(chǎn)的要求。實(shí)踐表明, 使用該模具, 產(chǎn)品的生產(chǎn)效率大大提高, 降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)廠家的需求。而且該設(shè)計(jì)思路可擴(kuò)展推廣到其它類似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)中。當(dāng)然，由于作者知識(shí)水平有限，對(duì)實(shí)踐的缺乏，當(dāng)中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實(shí)踐當(dāng)中不斷地完善和創(chuàng)新！
致 謝
本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，其間得到了老師的指導(dǎo)。導(dǎo)師敏銳的學(xué)術(shù)思想，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，認(rèn)真的工作作風(fēng)使學(xué)生受益非淺。值此成文之際，特向老師致以忠心的感謝和誠(chéng)摯的敬意。
作者在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，得到同窗好友的支持以及在AutoCAD2004軟件應(yīng)用、參考資料提供等方面的具體性指導(dǎo)和幫助，在此作者向他們表示深深的謝意。非常感謝他們同我一起學(xué)習(xí)和生活，在美麗的昌航留下我們真摯的友誼。
特別感謝我的父母，是他們對(duì)我的支持和無(wú)私的奉獻(xiàn)，使得我能夠順利完成學(xué)業(yè)。
最后，謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人們！
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