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彈簧片零件沖壓工藝及模具設計 湖南文理學院芙蓉學院 本科生畢業(yè)設計 題 目 彈簧片零件沖壓工藝及模具設計 學生姓名 學 號 專業(yè)班級 指導老師 2015年 3 月 28 日 目 錄 中文摘要及關鍵詞 III 英文摘要及關鍵詞 IV 第1章 緒論 1 1.1 課題研究的目的和意義 1 1.2 課題國內外研究概況 1 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 1 1.2.2國內模具發(fā)展概況 2 1.2國內外級進模研究現狀 3 1.3 課題研究的主要內容 4 第2章 確定工藝設計方案及模具總體結構形式 6 2.1 制件實例 6 2.2 分析沖裁件的工藝性 6 2.3 確定沖裁工藝方案 7 2.4 確定模具總體結構方案 7 第3章 進行有關工藝與設計計算 9 3.1 計算彎曲件毛料展開長度 9 3.2 排樣設計和計算 11 3.2.1排樣設計 11 3.2.2材料利用率 12 3.3計算沖壓力及初選壓力機 13 3.4計算壓力中心 15 3.5計算凸凹模刃口尺寸 15 3.6回彈值 17 第4章 模具結構計算 18 4.1 凹、凸模結構設計 18 4.2 定位零件設計 20 4.2.1側刃設計 20 4.2.2導料板及側刃擋塊設計 20 4.3 卸料裝置設計 20 4.3.1卸料板設計 20 4.3.2卸料螺釘設計 21 4.3.3彈性元件的選用和設計 21 4.4 連接與固定零件的選用和設計 22 4.4.1模架的選用 22 4.4.2凸模固定板與墊板設計 22 4.4.3模柄的選用設計 22 4.4.4螺釘與銷釘的選用設計 22 4.5 校核壓力機安裝尺寸 23 總結 24 致謝 25 參考文獻 26 25 中文摘要及關鍵詞 摘 要：本文根據國內級進模研究現狀，針對級進模關鍵技術問題，對級進模開展了研究，選擇彈彈簧片類級進模作為研究對象，以結合研制一套模具實例進行驗證。 彈簧片屬于典型的沖裁件，本文在分析其工藝性的基礎上，根據生產要求，確定采用級進模結構。本設計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結構零件以及模具的總體尺寸，然后根據上面的設計繪出模具的總裝圖。 文中介紹了彈簧片沖孔、彎曲、切斷級進模的排樣設計及模具工作過程，通過對零件的工藝分析，提出了可行的成形方法及模具結構。 最后根據設計的計算步驟得到各零件二維圖紙以及整體的裝配圖，在各圖紙上詳細標注加工的技術要求。 關鍵詞：級進模 彈簧片 設計 模具結構 英文摘要及關鍵詞 Abstract： This paper studies the status quo into the mold according to the domestic level, progressive die for key technical problems, progressive die conducted research, select Bouncing reed class progressive die as a research object, combined with the development of a validated instance mold. Spring is a typical piece blanking part, on the basis of its analysis of the process, according to production requirements, determine the use of progressive die structure. This design is blanking convex, concave convex mold and punching, die design, the gap needs to calculate the punch, the working parts of the dimensions and tolerances. You also need to determine the overall size of the mold parts and processes as well as structural parts of the mold, and the mold assembly diagrams drawn in accordance with the above design. This paper introduces the spring plate punching, bending, cutting layout design and progressive die die working process, through the parts of the process analysis, a feasible method of forming and mold structure. Finally, two-dimensional drawings of the parts and get the whole assembly drawings based on the calculation of the design process, drawing on various technical requirements detailed annotation processing. Key words: progressive die design spring leaf mold structure 第1章 緒論 1.1 課題研究的目的和意義 我國把模具行業(yè)納入高新技術產業(yè)重點領域，另一方面，沖壓工藝廣泛應用于民用、航空航天、汽車和工藝品等領域，在產品組件中所占的比例也越來越大。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，起點較低，加工制造手段落后，尤其是技術應用人才缺乏，技術水平落后，制約了該產業(yè)的迅猛發(fā)展,已使之成為制約其他相關行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”。 模具技術是上世紀下半葉制造業(yè)中發(fā)展最快的技術之一，由于模具的設計和制造是一個非常復雜的過程，并且是一個不斷反復的過程，目前，采用具有三維參數化特征造型功能的CAD支撐軟件，在模具設計中應用并行工程原理，實現模具管理、工藝分析與設計及模具結構設計的一體化是一種較有代表性也很有應用前景的模具CAD系統(tǒng)開發(fā)方法。 模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。模具質量及附加值的高低，取決于模具專業(yè)人才的技術水平。隨著產品市場的國際化，如何降低生產成本以適應競爭的激烈和殘酷越來受關注，產品制造的批量化、集約化和標準化，就越來越顯得十分重要了。 目前，在全世界，模具快速發(fā)展，已成為大國的重要工業(yè)發(fā)展對象，各個行業(yè)都需要模具的輔助制造，所以模具對工業(yè)的發(fā)展有個不可替代的重要性。未來，模具的發(fā)展也許有將成為國家第一產業(yè)的可能。 1.2 課題國內外研究概況 1.2.1 國外模具發(fā)展概況 全球主要模具生產國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與大陸，以及美洲地區(qū)的美國、歐洲地區(qū)的德國。技術先進國家如日本、美國、德國等，對于高精度與復合性模具開發(fā)，不論在設計能力或制造技術上，均有領先的地位，同時也擁有訓練精良的技術研發(fā)人才。 日本的模具產能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具?，F在模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有70%以上是非核心技術人員。 據相關研究部門調查得知，歐洲模具設計和生產的時間要分別比中國快44%和61%左右，但中國模具設計和生產的成本卻只有歐洲同行的91%，因為中國的勞動力成本低廉，對部分國外客戶有著很強的吸引力。同時，歐洲及世界各國之間的模具競爭也相應加劇，像德國近兩年半內的模具整體價格就下降了25%左右。據統(tǒng)計,前些年全球58%的模具是由德國等西歐國家生產，中國等亞洲國家的比例只占到1%，但今后東歐國家的模具將會有較大幅度的增長，而亞洲國家的生產比例將提高至22%左右。這位教授高興地說,鑒于中國廉價勞動力成本的優(yōu)勢和整體經濟持續(xù)快速發(fā)展的良好勢頭，中國模具發(fā)展的前景將十分廣闊。? ??“但這并不意味著中國發(fā)展的一切都是那么的理想和完美?！眮喠ι酱笳J為，因為中國的市場過早地陷入了價格戰(zhàn)的誤區(qū),還缺乏自主創(chuàng)新的能力，沒有相應地建立起誠信可靠的市場體系,特別是有65%的歐洲客戶覺得中國模具的價格雖低但質量不好。一種比較理想的解決方法是，加強中歐雙方的合作,由歐洲國家出訂單和圖紙，中國模具企業(yè)具體負責完成設計及加工制作，并在此過程中不斷學習歐洲先進的技術及管理理念,加快工業(yè)化的改造，努力提高企業(yè)自身的核心優(yōu)勢和競爭力。如在提高客戶滿意度方面，企業(yè)除了在價格低廉上做文章外，更重要的是要求交貨時間短，產品質量好，誠信度高，盡可能讓他們了解產品的研發(fā)、設計及生產的全過程企業(yè)要明確自己的主攻方,加強相互之間的合作,及時有效地對客戶的需求作出反應。 1.2.2國內模具發(fā)展概況 改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。 浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG，Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。 1.2國內外級進模研究現狀 級進模種類很多，應用范圍較廣，如前面所述的用于電子、電機、家用電器等行業(yè)。各類級進模的研究現狀也與它所應用的行業(yè)的發(fā)展有關，在70年代中期，相關應用行業(yè)的技術水平不高，相應的模具比較簡陋，精度也不高。進入80年代，CNC數控機床在機械加工中的大量使用，使得模具技術有了很大的提高，這時多工位級進模技術也相應得到提高和發(fā)展。到了90年代，高效率、超大型、精密復雜、多工位級進模才由美國、意大利、日本的企業(yè)設計制造出來。 美國OAK公司是80年代中期最早研制出大型多工位級進模的，由于這種模具沖制的鋁箔材料厚度僅0.11 Smm，且寬度在600-800mm，帶料在模具中十分松軟，其定位不能采用傳統(tǒng)的導正釘。因此，沖床行程與自動送料裝置及模具三者必須相互協(xié)調一致，才能保證送料步距精度。該公司已設計有專用的沖床與模具配套，模具的設計制造已實現CAD/CAM，模具大部分零配件已實現標準化，凸凹模互換公差控制在0.003mm內. 日本HIDAKA公司是這類級進模設計制造的后起之秀，他們借助日本模具技術和機械加工能力，很快研制出世界上功能最齊全的翅片類級進模，其大模板幅面尺寸達到2200 X 1500mm，送料進給采用4跳步，一次能沖出72件翅片產品。與此同時，他們將日本最新研制的耐磨材料超硬合金(一種粉末模具鋼)用于模具凸凹模制造，使模具的使用壽命有了明顯的提高。近年模具技術水平也超過美國OAK公司，目前，該公司生產的模具幾乎占據了中國所有大的家用空調生產廠家。 另外，國外還專門研制了專用沖床及設備與模具配套使用，實現了沖制翅片的自動化。美國OAK還研制了專用拉深潤滑油。 我國是進入80年代后才開始研制級進模的，盡管經歷了近二十年的努力，從無到有，模具技術有了較大的發(fā)展，特別是級進模CAD方面，許多高等院校作了大量的工作。如華中理工大學在對于人工智能技術在模具CAD中的應用上，開發(fā)了軸對稱深拉深件的工藝設計專家系統(tǒng)和彎曲成形工序設計專家系統(tǒng)，在塑性成形模擬(CAE)、模具CAD/CAM及模具新材料方面進行了大量的理論研究:浙江大學開發(fā)了一套智能級進模CAD/CAM系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于2D沖裁件的級進模設計:上海交通大學也進行了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研制工作，他們采用交互設計方法進行條料排樣設計，在結構設計部分，采用典型結構及標準零件的自動調用和交互設計相結合的方法。國內一些企業(yè)，如80年代后期的大連電機廠、上海星火模具廠、南京720廠和90年代中期后來居上的湖南鉆石硬質合金工具有限公司、天水長城精密模具廠、北京市機電研究院精密模具公司，在消化吸收國外先進級進模技術的基礎上，自行研制出的一些中小型級進模，在生產中獲得了較好的使用效果。 現代模具制造技術不但是知識密集、技術密集，而且也是資本密集的產業(yè)。與國外工業(yè)發(fā)達國家比較，我國的多工位級進模技術仍然存在較大的差距，主要表現在:①沖壓工序比較單一，多數以沖裁級進模為主，少部分為沖裁拉深級進模，模具結構比較簡單、功能性不強。②模具模板幅面尺寸比較小，一般在1200 X 600mm內，一次沖制的產品數量也在十幾件以內，屬中小型級進模。③模具精度不高，沖裁間隙誤差在O.OlSmm以上，制件產品易產生毛刺。④模具使用壽命相對較短，一般一次刃磨在50萬次以內，模具材料主要以普通模具鋼為主或采用硬質合金。另外，國內很少有人在此領域從事深入系統(tǒng)的研究。 長期以來，對于各種高品質的級進模，國內仍然以國外進口為主。據統(tǒng)計，僅翅片類級進模國內每年花費外匯在500萬美元以上。 1.3 課題研究的主要內容 本課題研究的內容如下： 第1章為緒論，論述了本課題的研究背景和意義，總結了沖壓模具技術的發(fā)展歷史和在國內外的發(fā)展現狀及趨勢。 第2章為本次設計的任務書，介紹了設計的零件圖和設計的具體得要求，包括零件的名稱、材料和生產批量等等，有技術要求和設計要求。 第3章為設計的第一步，首先分析零件的工藝性，包括尺寸和精度的分析，還有材料性質的重點分析，然后按照以上的分析初步確定設計的大體方案，從簡單模、復合模和級進模中選擇，最終選用級進模設計。最后查閱相關資料，確定模具的一些工作零件和輔助零件的設計，以至于確定模具的總體方案。 第4章為設計中的重點部分，是承接上一章工藝分析的，所以我們將進行工藝計算，有排樣的設計和計算、材料利用率的計算，沖裁力圖形設計和具體的計算，還有最重要的就是壓力機的確定和數據的校核。 第5章為設計的中心部分，有凸、凹模的間隙和凸、凹模設計的原則，還有凸、凹模的人口尺寸計算，包括基本尺寸的計算和公差的確定。 第6章為模具工作零件的具體設計，包括凹模的設計和尺寸的計算，還有凸模的長度和硬度校核，還有卸料板、導料板及標準件的設計、選用和計算，并有非標準件的零件圖形和最終的裝配草圖和裝配圖。 第2章 確定工藝設計方案及模具總體結構形式 2.1 制件實例 制件如圖2-1所示意，材料為Q235，料厚1.5mm，制件尺寸精度為IT14級 圖2-1彈簧片 2.2 分析沖裁件的工藝性 1、沖裁件的結構與尺寸。該制件形狀簡單，尺寸較小，厚度（t=1.5mm）適中。兩均符合沖裁加工。 2、精度。由文獻3知，沖裁件的經濟公差等級不高于IT11級，一般落料件公差等級最好低于IT10級，沖孔件公差最好低于IT9級。而本制件要求精度僅為IT14級，所以利用普通沖裁模完全能達到精度要求 3、材料。Q235，抗剪強度τb=275Mpa（見文獻3表2—3），斷后伸長率為δ10 =25%。此材料具有較高的彈性和較好的塑性，其沖裁加工性較好。 根據以上分析，該零件的工藝性較好，可以沖裁加工。但有幾點應該注意： 1、2×φ3.5mm兩孔壁距及周邊距僅為2.25—2.5mm，在設計模具時應加注意。 2、制件頭部有15度的非對稱彎曲，控制回彈是關鍵。 3、制件較小，從安全考慮，要采取適當的取件方式。 4、有一定生產批量，應重視模具材料和結構的選擇，保證一定的模具使用壽命。 2.3 確定沖裁工藝方案 根據制件的工藝性分析，其基本工序有落料、沖孔和彎曲三種。按其先后順序組合，可得如下五種方案： （1） 落料——彎曲——沖孔，單工序沖壓。 （2） 落料——沖孔——彎曲，單工序沖壓。 （3） 沖孔——切口——彎曲——落料，單件復合沖壓。 （4） 沖孔——切口——彎曲——切斷——落料，級進模具。 方案（1）、（2）屬于單工序沖壓。由于本制件生產批量較大，尺寸又較小，這兩種方案生產效率較低，操作也不安全，故不宜采用。 方案（3）、屬于復合沖壓。由于制件結構尺寸較小，壁厚也較小，復合模裝配起來比較困難，強度和精度也會受到影響，壽命也會降低；又因沖孔工序在前，落料工序在后，以凸模插入材料和凹模內進行進行落料，必然會受到材料的切向流動壓力，因此采用復合沖壓，除解決了操作安全性和生產效率問題外，又有新的難題，因此使用價值不高，也不宜采用。 方案（4）屬于級進沖壓，既解決了方案（1）、（2）的問題，又不存在方案（3）、的難點，故采用此方案最為合適。 2.4 確定模具總體結構方案 1、模具類型。根據零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。 2、操作與定位方式。雖然零件的生產批量比較大，但合理安排生產可用手工送料能夠達到批量要求，且能降低模具成本，因此采用手工送料方式?？紤]零件尺寸較小，材料厚度較薄，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向、側刃定距的定位方式，生產率高，材料消耗也不大。 3、卸料方式。考慮零件厚度較薄，為保證制件平整，采用彈性卸料裝置。它還可以對沖孔小凸模起導向作用和保護作用。 4、模架類型及精度。由于零件厚度較薄，沖裁間隙較小，又是級進模，因此采用導向平穩(wěn)的對角導柱模架?？紤]零件精度要求不是很高，但沖裁間隙較小，因此采用I級模架精度。 綜上所述，由文獻1表5—2、5—7選用彈性卸料縱向送料典型組合結構形式，對角導柱滑動導向模架，精度等級I。 圖2—1模具結構總圖 第3章 進行有關工藝與設計計算 3.1 計算彎曲件毛料展開長度 圖3—1制件幾何關系圖 計算毛坯尺寸，相對彎曲半徑為 式中 R— 彎曲半徑（mm）； t — 料厚（mm）。 可見，制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應先求彎曲變形區(qū)中性層曲率半徑ρ（mm）。由文獻3中性層的位置計算公式 式中—彎曲件的內彎曲半徑； —材料厚度； —中性層位移系數。 由文獻3表5—8應變中性層位移系數值，查出=0.38 由文獻3中圓角半徑較大（）的彎曲件毛料長度計算公式 ； 式中—彎曲件毛料展開長度（mm）； —彎曲件各直線段長度總和（mm）； —彎曲件各彎曲部分中性層展開長度之和 —彎曲中心角（）。 由圖3-1可知 ； 式中 =20 mm =(36-20) mm=16 mm =(2+1+2) mm=5 mm =(2+1) mm=3 mm =mm=4mm = mm=16.56mm =(16.56-4) mm=12.56 mm =36.87 =90-36.87=53.13 則 =55.4 mm ==8.1 mm =+ 63.5mm 3.2 排樣設計和計算 3.2.1排樣設計 由前面的工藝方案知本制件為兩件連沖。因此可采用兩件直對排。由文獻2表2—9切斷工序中工藝廢料帶的標準值、表2—10切口工序中工藝廢料的標準值得 C=3 mm，S=3.5mm 式中C—切斷工序中工藝廢料帶的標準值 S—切口工序中工藝廢料的標準值得 考慮到凸模強度的影響，實取C=5mm。 根據前面計算得制件展開長度為41mm，排樣又采取兩件直對排，條料寬度至少大于81mm。所以由文獻6表2—13得，又由結構方案得知本模具采用側刃定距，所以由文獻6表2—16得F=1.5mm。 式中 —條料寬度公差 F—側刃裁切的條邊寬度 由文獻6采用側刃條料寬度尺寸B（mm）的確定公式 = 式中 —條料寬度； —工件垂直于送料方向的尺寸； — 側搭邊的最小值； —側刃數； —側刃裁切的條邊寬度。 得條料寬度=（2+C+2）=（63.5+22.5）=68.5mm 已知制件寬度為8.5mm，切口工序中工藝廢料的標準值S==3.5mm，，考慮到凹模強度，將兩小孔分兩步沖出，沖孔與切口工序之間留一空位工步，故該制件需六個工步完成。 如圖3—2所示，畫排樣圖。 圖3—2排樣圖 3.2.2材料利用率 計算材料利用率。查文獻1中表4—8，選擇板料規(guī)格為1500mm68.5 mm1.5mm由文獻5材料利用率通過計算公式 式中—一個進距內沖裁件數目； —沖裁件面積（包括內行結構廢料）； —條料寬度； —進距。 得 3.3計算沖壓力及初選壓力機 由文獻3知，在沖裁過程中，沖壓力一般包括沖裁力、卸料力、推件力和頂件力。分析本制件知沖壓力由沖裁力、彎曲力及卸料力、推料力組成。 （1）沖裁力為沖裁時凸模沖穿板料所需的壓力。本制件的分別由沖孔力、切口力、切斷力和側刃沖壓力四部分組成。 由文獻3沖裁力量（N）的計算公式 =或= 式中— 沖裁力（N）； — 沖裁周邊長度（mm） — 材料厚度（mm） — 材料的抗剪強度（Mpa） — 材料的抗拉強度（Mpa） — 考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料力學性能與厚度的波動等因素引入的修正系數，一般取 對于同一種材料，其抗拉強度的關系與抗剪強度的關系為故沖裁力也可按照=計算。 由文獻1表4—12得=343 Mpa 沖孔力=3431.5（43.53.14） 切口力=3431.5[2（3.5+412）] 側刃沖壓力=3431.5 [2（12+1.5）] 切斷力=3431.5（28.5+5） =沖孔力+切口力+側刃沖壓力+切斷力=93.1KN （2）彎曲力—為了有效控制回彈，采用校正彎曲。 由文獻3校正彎曲力（N）的計算公式 式中 — 校正彎曲力（N）； — 校正部分在垂直于凸模運動方向上的投影面積（）； — 單位面積校正力（Mpa），查文獻2表4—3單位校正力值取。 ==2=28.53960=39.8KN。 （3）卸料力和推料力——由文獻3卸料力、推料力的計算公式 = = 式中、——分別為卸料力系數、推件力系數，查文獻2表2—16卸料力、推料力和頂料力系數，得==0.05； ——卡在凹模直壁孔洞口內的制件（或廢料）件數，一般卡3—5件，本制件取=5。 =0.0593.1KN=4.7KN =50.0593.1KN=23.3KN 由上可得沖壓力F=+++=（93.1+39.8+4.7+23.3）KN=160.9KN。 （4）初選壓力機。由文獻3知，對于沖裁工序，壓力機的標稱壓力應大于或 等于沖裁時總沖壓力的1.1—1.3倍，即 式中 —— 壓力機的標稱壓力； —— 沖裁時的總沖壓力。 應選取的壓力機標稱壓力：=(1.1—1.3)160.9KN=177—209KN，查文獻3表3-5開式雙柱可傾壓力機（部分）主要技術規(guī)格，初選壓力機型號規(guī)格為。 3.4計算壓力中心 計算壓力中心。本例由于圖形規(guī)則，兩件對排，左右對稱，故采用解析法求壓力中心較為方便。由文獻3時壓力中心計算法則得計算公式 由圖3—3知，本制件左右對稱所以=0，只需求。根據前面提供的多凸模沖裁時壓力中心計算公式可算得 3.5計算凸凹模刃口尺寸 計算凸、凹模刃口尺寸。根據凸、凹模刃口計算原則知，落料時，應先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準。沖孔時，應先確定凸?；境叽纾匆酝鼓Ｈ锌诔叽鐬榛鶞?。根據本制件的工藝方案選擇沖孔情況下的計算原則。 凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法基本可分兩類。1.凸、凹模分別加工時的計算法，分別計算加工出凸、凹模，并在圖樣上分別標注，適合形狀簡單，成批制造，互換性好的沖件。2.凸、凹模配作加工時的計算方法，以凸?；虬寄Ｖ械囊患榛鶞?，然后根據基準件的實際尺寸按間隙要求配作另一件。一般適合沖裁薄板件和復雜形狀的沖模加工。 考慮本制件形狀簡單，生產批量較大，故選擇凸、凹模分別加工時的計算法。 查文獻2表2—3材料抗剪強度與間隙值的關系和表2—5規(guī)則形狀（圓形、方行）沖裁凸、凹模的制造公差 由文獻5知，運用凸、凹模分別加工時的計算法時必須滿足以下條件 +≤- 式中 — 最小合理間隙 —最大合理間隙 — 凸模制造公差 — 凹模制造公差 +=(0.020+0.020)mm=0.040mm -=(0.20-0.12)mm=0.08mm 滿足+≤-，所以可按分別加工法計算。 由文獻5凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計算公式及表2.15磨損系數圓形X=0.5知 式中 、— 沖孔凸、凹模刃口尺寸（mm）； 、— 凸、凹模制造公差（mm）； X — 磨損系數； — 沖件的制造公差（mm，可按IT14=0.25mm精度處理）； — 最小合理間隙 (1) 沖孔刃口尺寸 =(3.5+0.50.25)=3.625 =(3.625+0.12)=3.745 (2) 切口和切斷刃口尺寸:由于在切口和切斷工序中,凸、凹模均只在三個方向與板料作用并使之分離，并由排樣圖3—2可知，C和S既不是沖孔尺寸也不是落料尺寸，要正確控制C和S兩個尺寸才能間接保證制件外形尺寸，為使計算簡便，直接取C和S值為凸?；境叽?，間隙取在凹模上。 ① 切斷刃口尺寸 =5 =（5+0.12）=5.12 ② 切口刃口尺寸 =3.5 =（3.5+0.12）=3.62 (3) 側刃尺寸：側刃為標準件，根據送料步距和修邊值查側刃值表，按標準取側刃尺寸。 由文獻2表2—11側面切口值尺寸得： 側刃寬度B=6mm 側刃長度L=12mm 間隙取在凹模上，故側刃孔口尺寸為 B=6.12 L=12.12 3.6回彈值 由工藝分析可知,本制件彎曲回彈影響最大的部位是在15角處,R/t＝2＜5。此處屬小圓角V形彎曲,故只考慮回彈值。回彈值可查相關圖表進行估算。如手邊無該種材料的回彈值數據，也可根據材料的值，查與其相近材料的回彈值作為參考。據此，由文獻2圖4—15彎曲的回彈值可知15角處由于回彈，可能小于15，但回彈值不會很大，故彎曲凸、凹模均可按制件基本尺寸標注，在試模后稍加修磨即可。 第4章 模具結構計算 4.1 凹、凸模結構設計 （1）凹模結構設計。因制件形狀簡單，雖有六個工步，但總體尺寸并不大，選用整體式矩形凹模較為合理。因生產批量較大，模具要求耐磨、高壽命，故選擇Cr12MoV為凹模材料。因沖件數量較大，考慮到凹模的磨損和保證沖件的質量，凹模刃口采用直刃壁形式。由文獻6表7—3凹模孔型參數得刃壁高度為5mm。 1） 確定凹模厚度H值：由文獻4凹模厚度計算公式 H= 式中 H — 凹模厚度，mm； P — 沖裁力，N。 H== 2） 確定凹模周界尺寸LB：由文獻2凹?？妆诤竦拇_定公式，凹模孔口輪廓線為直線時： W=1.5H W=1.5H=1.521mm 32mm。 式中W為凹?？妆诤?。由圖4—1（凹?？卓诘桨寄Ｖ芙绯叽纾┖臀墨I2圖3—13得L=150~160mm，B=130~140mm。由文獻1表5—43（矩形凹模板尺寸，JB/T 7643.1—1994）可查到較為靠近的凹模周界尺寸為160mm140mm20mm。據此值查本書表5—2（彈壓卸料縱向送料典型組合尺寸，JB/T 8066.1—1995）可得典型組合160140140～170（單位為mm）。需要說明的是凹模寬度140mm這個尺寸雖然不是優(yōu)先選用參數，但根據圖4—1計算出B值與之最接近，而且當B=140mm時，壓力中心與凹模幾何中心幾乎重合，故選定此尺寸。 3）凹模各孔口位置尺寸確定。在本題中該類尺寸較多，其中包括兩側刃孔位置尺寸、四個小孔位置尺寸、兩切口?？孜恢眉扒袛嗫卓谖恢贸叽?。其基本尺寸可按排樣圖計算確定。其制造公差按文獻2表2—2沖裁件精度應為IT9級。但考慮該制件送進工步較多，累計誤差過大，會造成凸、凹模間隙不均，影響沖裁質量與模具壽命，故而應將模具制造精度提高?？紤]到加工經濟性，選擇凹模制造精度為IT7~IT9級。 （2）沖孔凸模結構設計。根據刃口尺寸計算可確定沖孔凸模的刃口尺寸為3.625，查文獻7圖2—99（標準圓形凸模）確定沖孔凸模結構形式。由文獻1表5—27（圓凸、凹模形式和尺寸）取與凸模固定板部分直徑為8mm。由本模具結構方案和文獻3公式4—34（選用彈性卸料時，凸模長度計算）； 式中— 凸模長度（mm）； — 凸模固定板厚度（mm）； — 卸料板厚度（mm）； — 卸料彈性元件的安裝高度，即卸料彈性元件被預壓后的高度（mm）。 查文獻1表5—2知凸模固定板厚度為18mm、卸料板厚度為16mm。由計算得出卸料彈性元件的安裝高度為17mm。所以凸模長度L=18+16+17=51mm，但考慮凸模與固定板安裝磨損及凸模應伸出凹?？卓谝欢ň嚯x等因素，故確定凸模長度L=54mm。參考文獻1表5—27，選擇凸模工作部分長度為12mm。本凸模選取材料Cr12,刃口尺寸適中，估計強度和剛度是夠的，在此不做校核。由文獻3知凸模與固定板一般以H7/n6配合。 （3）壓彎凸模結構設計。由文獻3非圓形凸模形式選擇直通式，凸模成形部分尺寸按照制件幾何尺寸計算。按照沖孔凸模長度設計方式，確定出本凸模高度為51mm+7mm（由制件幾何尺寸算出）=58mm。但考慮到采用鉚接法固定形式，故確定本凸模高度為59mm。由于制件寬度為8.5mm，故本凸模寬度可確定為10mm。由文獻3知凸模與固定板以H7/n6配合。 （4） 切斷凸模設計。由文獻3非圓形凸模形式選擇階梯式，根據排樣圖及刃口尺寸計算可確定該凸模工作部分長度與寬度分別為12mm和5mm，高度為36。其總體高度按沖孔凸模長度進行計算，故與沖孔凸模取相同長度，故總體高度為54mm。由文獻3知凸模與固定板以H7/n6配合。對本凸模進行強度與剛度校核。由文獻3表4—26非圓形凸模強度與剛度校核公式 與 式中— 凸模允許的最大自由長度； A — 凸模最小斷面積； — 凸模最小斷面積慣性矩； — 沖裁力； — 凸模材料的許用壓應力（Mpa）。 由于凸模為矩形，故可按公式算出凸模慣性矩，切斷沖裁力為3431（28.5+5）N 計算得364.492mm。本凸模選用Cr12合金工具鋼，由文獻7第81頁強度校核公式知，合金工具鋼=18000~22000Mpa。代入公式計算知道凸模最小斷面積遠遠大于。 （5）切口凸模設計。由文獻3非圓形凸模形式選擇階梯式，根據排樣圖及刃口尺寸計算可確定該凸模工作部分長度與寬度分別為44mm和3.5mm，高度為36。其總體高度可按沖孔凸模長度進行計算，可與沖孔凸模取相同長度，故總體高度為54mm。由文獻3知凸模與固定板以H7/n6配合。 4.2 定位零件設計 4.2.1側刃設計 側刃為標準件，根據送料步距和修邊值查側刃值表，按標準取側刃尺寸。由文獻2表2—11側面切口值尺寸得：側刃寬度B=6mm 側刃長度L=12mm。 4.2.2導料板及側刃擋塊設計 （1）導料板設計。本模具選用彈性卸料方式,故導料板選用與卸料板分離的活動結構。導料板的尺寸由文獻1表5—30導料板尺寸查得。長度200mm，寬度36mm，厚度8mm。與側刃及側刃擋塊配合尺寸可由排樣圖確定。 （2）側刃擋塊設計。長度為18mm，寬度14mm，厚度8mm。側刃擋塊與導料板按H7/m6配合。 4.3 卸料裝置設計 4.3.1卸料板設計 查文獻1表5—2彈壓卸料縱向送料典型組合尺寸，選擇卸料板160mm140mm16mm（JB/T7643.2—1994）。本卸料板按階梯結構設計，凸臺高度設計為8mm。由文獻4第87頁知，對于帶導向凸模的彈性卸料板，它和凸模的單邊間隙應小于凸模與凹模之間的單邊間隙，已知凸凹模雙邊間隙為0.12mm，卸料板與凸模間隙可確定為0.06mm，間隙取在卸料板刃口尺寸，制造公差按凹模設計。 4.3.2卸料螺釘設計 查文獻1表5—2彈壓卸料縱向送料典型組合尺寸，選用標準件1040，直徑8mm（JB/T7650—1994）。 4.3.3彈性元件的選用和設計 由文獻3知,橡膠允許承受的載荷較大,安裝調整靈活方便,故本題選用聚氨酯橡膠。根據文獻3卸料橡膠選用原則設計本題中所需橡膠。 （1）為了保證卸料正常工作，應使橡膠預壓力大于或等于卸料力，即。根據模具結構，選用4個圓筒形的聚氨酯橡膠，則每個橡膠所承受的壓力為 （2）確定橡膠的橫截面積：取，由文獻3公式4—46（）及表4—35，得=2.5Ma，在上式中，為橡膠的預壓量，為橡膠的自由高度，為橡膠壓力，為橡膠橫截面積（與卸料板貼合的面積），為橡膠的單位壓力。則 （3）確定橡膠的截面尺寸：已知卸料螺釘選用標準件，直徑為8mm。過橡膠孔的直徑為10mm，則橡膠外徑根據 求得 （4）計算并校核橡膠的自由高度： 式中 — 橡膠的自由高度 — 卸料板的工作行程（mm），一般，為板料厚度； — 凸?；蛲拱寄５娜心チ?，一般取=4~10mm。 因為，根據橡膠自由高度校核式為知，所選橡膠符合要求。橡膠的安裝高度，，得。 4.4 連接與固定零件的選用和設計 4.4.1模架的選用 模架的選用。由凹模周界尺寸及模架閉合高度在140-170mm之間，查文獻7表2—122選用對角導柱模架，標記為160140160。其中上模座標記為16014040（GB/T2856.1—81），下模座標記為16014045（GB/T2856.2—81），導柱標記為25150（GB2861.3—81）和28150（GB2861.3—81），導套標記為258038（GB2861.8—81）和288038（GB2861.8—81）。 4.4.2凸模固定板與墊板設計 （1）查文獻1表5—2彈壓卸料縱向送料典型組合尺寸，選用凸模固定板16014018（JB/T7643.2—1994），由前面設計可知，凸模固定板與凸摸按H7/n6配合。 （2）查文獻1表5—2彈壓卸料縱向送料典型組合尺寸，選用墊板1601404（JB/T7643.3—1994）。 4.4.3模柄的選用設計 查文獻1表5—50壓入式模柄尺寸，選用A40100（JB/T 7646.1—1994）。 4.4.4螺釘與銷釘的選用設計 根據文獻1表5—2彈壓卸料縱向送料典型組合尺寸，根據凹模邊界尺寸規(guī)格，選用相應的螺釘與銷釘。 （1） 導料板與承料板連接螺釘選用六角螺釘M68GB/T70.1—2000，數量4。 （2） 上、下模座固定螺釘選用內六角螺釘M1045GB/T 70.1—2000，數量8。 （3） 上、下模座固定圓柱銷選用850GB/T119—2000，數量6。 （4） 模柄與上模座采用圓柱銷固定方式，故圓柱銷選用46GB/T119—2000，數量1。 4.5 校核壓力機安裝尺寸 模座外形尺寸為250mm230mm,閉合高度為160mm，由文獻2表1—2，J23-25型壓力機工作臺尺寸為370mm560mm,最大閉合高度為270mm，連桿調節(jié)長度為55mm，故在工作臺上加一50～100mm墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也與本副模具所選模柄尺寸相符。 總結 經過為期2個月的時間終于完成畢業(yè)設計，該設計是對即將畢業(yè)的我們進行的一次全面的、徹底的檢查，通過畢業(yè)設計來檢查在這兩年多里所掌握的知識，同時也是對即將踏上工作崗位的我們進行最后一次徹底的溫習，為頂崗實習做處做好的準備。我在這次設計的課題是彈簧夾線板，在設計過程中，我也遇到了一些問題，在這些問題面前，我通過翻閱資料，自己思考，與同學探討，請教我的指導老師，通過各種方法，使得這些問題得以解決。不過在這次設計中，讓我印象最深的問題是沖裁模具的設計，包括沖裁模具的凸、凹模刃口的計算與設計，還有模具的其他零件圖的設計和最后模具的總裝圖設計，通過我的指導老師的指導，獲得了答案，之后，我又通過查閱資料對這一問題進行了鞏固。同時，我對于在模具設計的時候，它的設計流程在這次也得到了更深的認識，使我對于沖裁件如何進行分析，比如各種沖裁方法，成型零件的設計，成型零件的加工工藝，主要工藝參數的計算以及如何校核等有了進一步的理解和掌握。 這次的畢業(yè)設計即將結束，和畢業(yè)設計不一樣，它的要求更全面，它也是淮安信息職業(yè)技術學院對我們臨行前的最后一次正式的檢閱，這讓我想到以后的工作，也許在工作崗位沒有領導花費時間在檢查上面，他們要的是經濟效益，所以我們要在工作中對自己進行定期的檢查，讓自己更加的充實，當然這不僅僅局限于專業(yè)知識方面，也是在社會上的其他各個方面都應有所了解和充實，讓自己在社會上能有一席之地！展望自己的未來，我不知道是什么樣子的，但是我知道我要以艱苦創(chuàng)業(yè)、自強不息、團結拼搏和勇于爭先的精神發(fā)揮我在崗位上的最大價值，當然我也要有我們學院的校訓的品德，即明德、尚行來時刻約束著自己。 時間總是過得很快，一轉眼，兩年多就過去了，在此之際，我要向幫助過、關心過我的所有老師及同學表示衷心的感謝，希望你們事業(yè)有成 致謝 本次冷沖模畢業(yè)設計是在導師老師指導下完成的，他幫我仔細審閱了本文的全部內容并對我的設計內容提出了許多建設性建議。老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！ 最后感謝各位專家的批評指導。 在論文完成之際，我首先先關心和指導我的老師表示由衷的感謝并致以崇高的敬意！ 參考文獻 1. 魏春雷，安家菊，宛強等.沖壓工藝與模具設計[M]. 北京:北京理工大學出版社，2008. 2. 曹立文，王冬，丁海娟等.實用沖壓模具設計手冊[M]. 北京:人民郵電出版社， 2007. 3. 李成凱，徐善狀，胡建新等.模具制造工藝[M]. 北京:電子科技大學出版社， 2010. 4. 韓森和，王立華，歐陽德祥.模具鉗工訓練[M]. 北京:高等教育出版社，2010. 5. 陳隆得，趙福令.互換性與測量技術基礎[M].大連理工大學出版社，1988. 6. 東北大學工程圖學教學與研究中心編.畫法幾何及機械制圖[M].北京:高等教育出版社,2004. 7. 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編.模具CAD/CAM[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001. 8. 鄭大中,房金妹,譚平宇等.模具結構圖冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1992. 9. 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