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XXXXX 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(論文)
作 者： 學(xué) 號(hào)：
學(xué)院（系、部）：
專(zhuān) 業(yè)：
題 目： 夾子模具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)者：
評(píng)閱者：
20XX年X月
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
本文分析了支撐板的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和原材料性能，并具體指出了該產(chǎn)品的成型難點(diǎn)；擬定了模落料復(fù)合模和成型模沖壓工藝方案；詳細(xì)闡述了排樣設(shè)計(jì)方法和過(guò)程，確定了該產(chǎn)品需要、落料、成型的二維和排樣圖；完成了所有必要的工藝計(jì)算，包括模具刃口尺寸、各工位沖壓力、總的沖壓工藝力、壓力中心等；概述了模具概要設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的闡述了模具主要零件的結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)的選用。同時(shí)闡述了模具的工作過(guò)程、各成形動(dòng)作的協(xié)調(diào)性并對(duì)設(shè)備選擇和核算進(jìn)行了較為細(xì)致的敘述。
關(guān)鍵詞 成型制件 模落料復(fù)合模 成型模 工藝分析 零件設(shè)計(jì) 模具設(shè)計(jì)
第IV頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）外文摘要
Title Design of the Stamping Process and the
die for the spring hook
Abstract
This paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of ench process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading.
Keywords bend product progressive-die technical analysis
die design
XXXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）
目錄
前言 1
第一章工藝設(shè)計(jì) 3
1.1零件介紹 3
1.2零件工藝性分析 3
1.3工藝方案的確定 6
第二章排樣設(shè)計(jì) 7
2.11 毛坯排樣設(shè)計(jì) 7
2.2材料的利用率 7
第三章工藝計(jì)算 9
3.1沖壓工藝力的計(jì)算 9
3.1.1沖裁力計(jì)算 9
3.1.2成型力的計(jì)算 10
3.1.3卸料、頂件力的計(jì)算 10
3.2壓力中心計(jì)算 11
第四章模具總體概要設(shè)計(jì) 12
4.1模具概要設(shè)計(jì) 12
4.2模具零件結(jié)構(gòu)形式確定 13
4.2.1定位機(jī)構(gòu) 14
第五章模具詳細(xì)設(shè)計(jì) 16
5.1工作零件 16
5.1.1沖裁凸、凹模 17
5.1.2成型凸、凹模 18
5.1.3凸模高度設(shè)計(jì) 19
5.2定位零件 19
5.2.1導(dǎo)向零件 19
5.2.2擋料零件 20
5.3出件零件 20
5.3.1卸料零件 20
5.3.2頂件零件 21
5.4導(dǎo)向零件 21
5.5其他零件 22
第六章設(shè)備選擇 23
6.1設(shè)備噸位確定 23
6.2設(shè)備校核 23
第七章結(jié)論 24
致謝 25
參考文獻(xiàn) 26
前言
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展, 越來(lái)越多的產(chǎn)品依賴模具加工, 模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。模具質(zhì)量好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量, 模具的質(zhì)量不僅表現(xiàn)在制造質(zhì)量, 也表現(xiàn)在安裝調(diào)整維護(hù)保養(yǎng)等方面的后續(xù)工作質(zhì)量。因此, 在模具在加工過(guò)程和質(zhì)量控制中, 要采取相應(yīng)的措施, 杜絕類(lèi)似事故的發(fā)生。
1沖壓制品設(shè)計(jì)概論
1.1模具的概念及其在工業(yè)生產(chǎn)中的作用
在工業(yè)生產(chǎn)中，用各種壓力機(jī)和裝在壓力機(jī)上的專(zhuān)用工具，通過(guò)壓力機(jī)的壓力，使金屬或非金屬材料在專(zhuān)用工具內(nèi)變形、流動(dòng)獲得所需形狀和尺寸的工件，這種專(zhuān)用工具統(tǒng)稱為模具。
模具是成型金屬、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等制件的基礎(chǔ)工藝設(shè)備，是工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展和實(shí)現(xiàn)少無(wú)切屑技術(shù)不可缺少的工具。如汽車(chē)、拖拉機(jī)、電器、電機(jī)、儀器儀表、電子等行業(yè)有60%～80%的零件需用模具加工，輕工日用品的生產(chǎn)需用模具更多，螺釘、螺母、墊圈等標(biāo)準(zhǔn)零件，沒(méi)有模具就無(wú)法大量生產(chǎn)。由此看來(lái)，模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的主要工藝設(shè)備之一。
模具是一種高效率的工藝設(shè)備，用模具進(jìn)行各種材料的成型，可實(shí)現(xiàn)高速度的大批量生產(chǎn)，并能在大量生產(chǎn)條件下穩(wěn)定的保證制件的質(zhì)量、節(jié)約原材料。因此，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的應(yīng)用日益廣泛，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平。模具工業(yè)的水平和發(fā)展?fàn)顩r已被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一
1.2?沖壓加工工藝及其應(yīng)用
沖壓是指在常溫下利用模具在壓力機(jī)的作用下，對(duì)材料施加壓力，將材料分離和變形，從而獲得一定形狀、尺寸和精度零件的一種加工方法，又可稱為冷沖壓或板料沖壓。沖壓加工與其它機(jī)械加工方法相比，具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1）生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)制品與零件的高速度大量的生產(chǎn)。（2）節(jié)約原材料，可實(shí)現(xiàn)少切屑、無(wú)切屑加工。（3）制件質(zhì)量穩(wěn)定，有良好的互換性。（4）操作工藝簡(jiǎn)單，利用模具生產(chǎn)制品時(shí)，不需要操作者有較高的技藝水平。（5）?利用模具批量生產(chǎn)的零件和制品成本低廉。（6）所加工出的零件與制品可一次成型，不需進(jìn)行再加工。（7）能制造出其他加工工藝方法難以加工、形狀比較復(fù)雜的零件制品。（8）容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化及半自動(dòng)化。
由于沖壓工藝的這些特點(diǎn)，因此其應(yīng)用范圍極廣，從精細(xì)的電子元件、儀表指針到汽車(chē)的覆蓋件和大梁、高壓容器封頭及航空航天器的蒙皮、機(jī)身等，均需沖壓加工。目前用沖壓工藝所獲得的制品，在現(xiàn)代汽車(chē)、拖拉機(jī)、電機(jī)電器、儀器儀表及無(wú)線電電子產(chǎn)品和人們?nèi)粘Ｉ钪?，都占有十分重要的地位?
當(dāng)然，沖壓工藝和其它加工方法一樣，也有其自身的局限性，如：沖模結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造周期長(zhǎng)，模具價(jià)格偏高，在單件小批量、多品種生產(chǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)上不合算。
沖模是沖壓生產(chǎn)中必不可少的工藝裝備。其模具結(jié)構(gòu)必須滿足沖壓生產(chǎn)的要求，不僅要沖壓出合格的零件制品，而且要適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要，操作要方便、使用壽命要長(zhǎng)、安全可靠、成本低廉，并能容易制造和維修。
1.3沖壓所用材料及其性能
沖壓所用的材料主要是金屬材料，有普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、不銹鋼和黃銅板（帶）、鋁板（帶）等，有時(shí)也用非金屬材料，如膠木板、塑料板和纖維板等。沖壓用材料大部分是各種規(guī)格的條料、帶料、卷料和塊料，有時(shí)也對(duì)某些型材及管材進(jìn)行沖壓加工。
用于沖壓的材料不僅要滿足制件的設(shè)計(jì)要求，還必須滿足材料的沖壓性能。
材料的沖壓性能是指它們對(duì)各種沖壓加工的適應(yīng)能力，即具有良好的塑性、便于加工、容易得到高質(zhì)量和高精度的沖壓件，生產(chǎn)效率高、模具損耗低、不易出廢品等。
金屬材料的沖壓性能，是各種材料的力學(xué)指數(shù)通過(guò)比較進(jìn)行分析的。其力學(xué)性能的強(qiáng)度指數(shù)主要有材料的屈服強(qiáng)度σs、抗拉強(qiáng)度σb、屈強(qiáng)比σs/σb縮頸應(yīng)力σj、斷裂應(yīng)力σf、材料的彈性模量E與屈服強(qiáng)度的比值E/σs，塑性指數(shù)有材料的總伸長(zhǎng)率δ、均勻收縮率δu、斷面收縮率ψ、均勻變形的單面收縮率ψu(yù)等。
一般地說(shuō)，材料的σs/σb值愈小，形成過(guò)程中斷裂的危險(xiǎn)愈小，E/σs值愈大，材料成形過(guò)程中的回彈愈小，材料的δ與ψ值愈大，材料在破壞前的可塑性愈大，δw、ψw、δw/σ、ψw/ψ的值愈大，材料的溫定性能愈好，因而其沖壓性能也愈好。
1.4沖模的組成
沖模主要由以下幾部分組成：
1.工作零件 工作零件用以直接和板料接觸，由其施加給板料壓力后使之分離或變形完成板料沖壓過(guò)程。工作零件主要包括凸模、凹模、凸凹模等
2.定位零件 定位零件的作用是確定板料或胚件相對(duì)于沖模的正確位置，以保證沖件質(zhì)量。主要包括擋料銷(xiāo)、定距側(cè)刀、導(dǎo)正銷(xiāo)、定位板、定位銷(xiāo)、導(dǎo)料板和導(dǎo)向槽等
3.卸料裝置零件 卸料零件主要用來(lái)卸除套在凸模上的零件或廢料。主要包括卸料板、卸料桿、廢料刀等。
4.壓料裝置及零件 用來(lái)壓住胚料或胚件以保證在沖壓時(shí)，使材料能順利的進(jìn)行變形。它主要包括壓料板、壓邊圈等，主要用于拉深模結(jié)構(gòu)。
5.導(dǎo)向零件 導(dǎo)向零件主要用以保證凸模與凹模之間具有準(zhǔn)確位置。主要包括導(dǎo)套、導(dǎo)柱、導(dǎo)板等。
6.推件裝置與零件 推件零件主要用來(lái)將沖后的零件制品及廢料，從凹模或凹凸模里推出。包括推桿、推板、打料桿及各類(lèi)推件器等。
7.支撐及支持零件 支撐及支持零件主要用來(lái)連接及固定工作零件，使之成為完整的模具結(jié)構(gòu)。主要包括上、下模板，模柄，凸、凹模固定板，墊板，限位器等。
8.緊固零件 緊固零件主要用來(lái)緊固、連接各類(lèi)沖模零件，如各類(lèi)螺釘、銷(xiāo)釘?shù)龋渲心＞咧械膱A柱銷(xiāo)還起穩(wěn)固定位的作用。
9.緩沖零件 緩沖零件主要包括彈簧、壓簧、緩沖橡皮等。模具中的緩沖零件主要利用其彈力，起卸退料作用
通常情況下，模具的工作零件、定位零件、卸、推料零件稱為模具的藝零件，而導(dǎo)向零件、支撐及支持零件、緊固零件、緩沖零件稱為沖模的輔助零件。
實(shí)際上，對(duì)于每一套沖模，它們都必然形成完整的獨(dú)立整體，是由各種不同零件結(jié)合而成的。根據(jù)每個(gè)零部件的作用、要求可以進(jìn)行基本分類(lèi)。對(duì)于同樣作用的零部件，由于使用條件不同，其結(jié)構(gòu)形式也多種多樣。目前，我國(guó)對(duì)沖壓模具以制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)），其中包括：模架、典型組合、零部件、模架技術(shù)條件、典型組合技術(shù)條件、零部件技術(shù)條件等。這對(duì)簡(jiǎn)化模具設(shè)計(jì)與制造、提高模具壽命、降低成本、縮短模具制造周期都有十分重要的意義。
1.5沖模的工作部分零件必須具備的性能
沖模的工作部分零件又稱成型零件，它主要包括凸模、凹模及凸凹模等。由于沖壓有冷沖壓與熱沖壓，而沖壓工序又分為分離工序（沖裁）與成型工序（彎曲、拉深、成形）兩大類(lèi)。在分離工序的工作過(guò)程中，除承受使材料分離所需的沖壓力外，還承受著與材料斷面間的劇烈摩擦；在成形工序的工作過(guò)程中，沖模除承受材料塑性變形所需的沖壓力外，其表面也受到材料的塑性流動(dòng)而產(chǎn)生的強(qiáng)力摩擦。因此，這就要求沖模的工作部位要具備耐沖擊、耐磨損的高強(qiáng)度、高硬度性能。而在材料加熱狀態(tài)下使用的沖模，工作零件還要求具有耐熱性能，這樣才能保證其沖模的耐用度及使用壽命。
根據(jù)沖模的上述要求，沖模的工作部分一般采用碳素工具鋼或合金工具鋼制成。對(duì)于高速?zèng)_壓或要求高壽命的沖模，其工作部分可采用硬質(zhì)合金制作。
1.6沖模的成形特點(diǎn)
沖模是指在室溫下把金屬或非金屬板料放在模具內(nèi)，通過(guò)壓力機(jī)和模具對(duì)板料施加壓力，使板料發(fā)生分離或變形制成所需零件的模具。各類(lèi)冷沖模的成形特點(diǎn)是：
1)沖裁模。沖裁模的成形特點(diǎn)是：將一部分材料與另一部分材料分離。落料沖裁模的成型特點(diǎn)是將材料封閉的輪廓分開(kāi)，而最終得到的是一平整的零件。而沖裁模的成型特點(diǎn)是將零件內(nèi)的材料與封閉的輪廓分離，使零件得到孔。
2）彎曲模。彎曲模的成形特點(diǎn)是：將板料或沖裁后的胚料通過(guò)壓力在模具內(nèi)彎成一定的角度和形狀。
3)深模。拉深模的成形特點(diǎn)是：將經(jīng)過(guò)沖裁所得到的平板胚料，壓制成開(kāi)口的空心零件。
4）形模。成形模的成形特點(diǎn)是：用各種局部變形的方法來(lái)改變零件或胚料的形狀。
5)冷擠壓模。冷擠壓模的成形特點(diǎn)是：在室溫下，在模具型腔內(nèi)將金屬胚料加壓，使其產(chǎn)生塑性變形，擠壓成所需的形狀、尺寸及性能的零件制品。
2沖壓模具加工過(guò)程中的問(wèn)題與質(zhì)量控制
2.1 冷沖壓模具安裝的問(wèn)題
模具的安裝分成兩部分: 一是把模具裝到模架上;二是把已裝到模架上的整副模具裝入沖床內(nèi)。
2.1.1裝配到模架 在裝配前對(duì)模架安裝表面進(jìn)行去毛刺處理。裝配時(shí)檢查所需的固定螺釘, 特別是一副模具拆下來(lái)后,有很多的螺釘,規(guī)格長(zhǎng)短不一,緊固用的螺栓插入螺栓孔中的長(zhǎng)度應(yīng)大于螺栓直徑的1. 5～2倍。如M10mm的螺栓其旋入螺紋孔中的長(zhǎng)度應(yīng)是15～20mm。
帶有導(dǎo)向裝置( 即導(dǎo)柱) 模架, 裝進(jìn)模具時(shí)其各類(lèi)模板的上、下之間的相對(duì)位置已由導(dǎo)向裝置保證, 不需調(diào)整。但在裝配時(shí), 模板表面不能夾有臟物, 否則造成不對(duì)中。各模板之間的組裝均帶有兩支定位銷(xiāo), 由兩支定位銷(xiāo)來(lái)保證其相互之間的位置,所以要注意定位銷(xiāo)套入深度, 以保證其有效性, 定位銷(xiāo)外圓若出現(xiàn)磨損應(yīng)換。
裝配模具時(shí), 先把要裝在一起的模板對(duì)準(zhǔn)定位銷(xiāo)套在一起,用銅捧或塑料錘輕輕把模板敲一敲使之平坦的緊貼在一起, 然后把緊固螺釘先用手旋入, 之后再用板手?jǐn)Q緊。擰緊螺釘時(shí)注意對(duì)稱緊固且不要一步到位, 采用逐步到位方式以保持均衡。上、下模架合裝后, 應(yīng)檢查鋼珠保持架的伸出長(zhǎng)度。在沖床上死點(diǎn)位置時(shí), 鋼珠保持架最上一排鋼珠不露出導(dǎo)套,接近與該面平齊為宜。
2.1.2裝入沖床 模具在工具間組裝完畢后裝入沖床時(shí),若是以下模架與沖床工作臺(tái)定位作為安裝基準(zhǔn),則先把下模架裝上定位銷(xiāo)及固定螺釘,然后再降下滑塊,直到塊與上模架之間存有0.5～0.8mm的間隙,然后裝上上模架與滑塊的固定螺釘, 先用手?jǐn)Q緊后用捧進(jìn)( 緩動(dòng)) 的方式稍為抬高沖床滑塊連同上模架上、下動(dòng)作3～4次,再擰緊固定螺釘。若是以上模架與滑塊定位作為安裝基準(zhǔn),則步驟與上述相反。完成所有的模具安裝工作后,先單動(dòng)沖床, 確認(rèn)模具能正常工作后,才能進(jìn)行沖壓生產(chǎn)。
2.2 關(guān)于冷沖壓模具加工過(guò)程中工藝改進(jìn)措施
2.2.1 改進(jìn)后的工藝流程方案一軋材毛坯下料( 或鑄造連軋加壓毛坯)→加熱→鍛造→進(jìn)冷床微風(fēng)( 或水霧) 淬火冷卻到( 冷卻速度控制在20～45℃/min)一定溫度→下貝氏體等溫轉(zhuǎn)變25min 左右→空冷到280～220℃→地坑保溫→回火( 注意控制溫度和時(shí)間)→埋沙保溫冷卻→抽樣檢驗(yàn)。
2.2.2 改進(jìn)后的工藝流程方案二金屬模加壓鑄造進(jìn)冷床微風(fēng)(或水霧) 淬火冷卻到(冷卻速度控制在20～45℃/min)一定溫度→下貝氏體等溫轉(zhuǎn)變25min左右→空冷到280～220℃→地坑保溫→回火(注意控制溫度和時(shí)間)→埋沙保溫冷卻→抽樣檢驗(yàn)。
2.3 冷作模具主要失效形態(tài)的質(zhì)量控制
冷作模具主要失效形式有過(guò)載失效、磨損失效和疲勞失效等,其典型的失效形態(tài)下面分別討論。
2.3.1過(guò)載失效 過(guò)載失效系指材料本身承載能力不足以抵抗工作載荷( 包括約10% 的隨機(jī)波動(dòng)載荷) 作用引起的失效, 包括韌度不足和強(qiáng)度不足兩類(lèi)失效。其中對(duì)韌度不足出現(xiàn)的脆斷失效應(yīng)予以重視[1] 。
（1） 材料韌度不足的失效 由于此類(lèi)失效前無(wú)宏觀征兆和斷裂突發(fā)性,是冷作模具失效中最危險(xiǎn)的事故,以往因此類(lèi)失效曾出現(xiàn)過(guò)人身事故,給生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成很大的損失。這種失穩(wěn)態(tài)下的斷裂失效在冷擠壓和冷鐓模具中容易出現(xiàn),如沖頭折斷、開(kāi)裂,甚至產(chǎn)生爆裂, 其特征是失效產(chǎn)生前無(wú)明顯塑性變形, 宏觀斷口無(wú)剪切唇,且比較平坦,造成模具不可修復(fù)的永久失效。
（2）強(qiáng)度不足失效 在冷鐓、冷擠壓沖頭中材料, 抗壓、彎曲抗力不足,易出現(xiàn)鐓頭下凹、彎曲變形失效。在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中容易產(chǎn)生此類(lèi)失效,這與工作載荷過(guò)大,模具硬度偏低有關(guān)。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明, 黑色金屬冷鐓沖頭硬度小于56HRC、冷擠沖頭硬度小于62HRC時(shí)易出現(xiàn)這類(lèi)失效, 同時(shí)說(shuō)明材料強(qiáng)度不足, 塑性有余,有韌度潛力可以發(fā)揮。解決此類(lèi)模具早期失效的經(jīng)驗(yàn)方法是脆斷失效減硬度, 變形失效增硬度。
2.3.2磨損失效 磨損失效是指模具工作部位與被加工材料之間的摩擦損耗,使工作部位(刃口、沖頭) 形狀和尺寸發(fā)生變化引起的失效。它又包括正常磨損失效和非正常磨損失效兩類(lèi):
(1)正常磨損失效對(duì)表面尺寸要求嚴(yán)格的冷沖壓、冷擠壓模具,在保證材料不斷裂的前提
下, 模具壽命取決于表面抗磨損能力。模具工作部位與被加工材料之間的均勻摩擦損耗,使工作部位( 刃口、沖頭)形狀和尺寸發(fā)生變化引起的失效。通常模具使用壽命較長(zhǎng), 如表面質(zhì)量要求高的沖裁模、擠壓模易產(chǎn)生此類(lèi)失效。
( 2)非正常磨損失效在局部高壓力作用下模具工作部位與被加工材料間發(fā)生咬合, 被加工材料“冷焊”到模具表面(或模具材料“冷焊”到加工材料表面),引起被加工產(chǎn)品(或模具材料)表面形狀和尺寸發(fā)生突變,或在被加工產(chǎn)品表面出現(xiàn)嚴(yán)重劃痕等導(dǎo)致失效。在拉伸、彎曲模具及冷擠壓模具中易發(fā)生此類(lèi)失效。
2.3.3疲勞失效 冷作模具載荷都是以一定沖擊速度、一定能量作用下周期性施加的,這種狀態(tài)與小能量多沖疲勞試驗(yàn)(以一定能量周期性加載和卸載)相似。由于模具材料多沖疲勞的斷裂壽命多在1000～5000次,通常裂紋疲勞源和裂紋擴(kuò)散區(qū)無(wú)明顯界限。模具鋼的疲勞性能與特征與結(jié)構(gòu)鋼有很大差異。因?yàn)榇嘈圆牧掀诹鸭y的萌生期占大部分壽命,多數(shù)情況裂紋萌生與擴(kuò)展難于區(qū)分。仔細(xì)分析疲勞條紋微觀形態(tài)看出,裂紋萌生多在材料表面薄弱環(huán)節(jié),如晶界、碳化物和應(yīng)力集中部位。試驗(yàn)表明,沖擊疲勞裂紋萌生約200微裂紋時(shí),壽命占總壽命的90%以上,從斷口上難觀察到結(jié)構(gòu)鋼穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展區(qū)和疲勞條帶,裂紋一旦產(chǎn)生就快速失穩(wěn)擴(kuò)展。經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化處理的高速鋼,由于表面殘余壓應(yīng)力作用,使裂紋源位置轉(zhuǎn)移到次表面約012mm 處,改善材料表面應(yīng)力狀態(tài)是提高多沖疲勞抗力的有效途徑。多沖疲勞失效常見(jiàn)于重載模具如冷擠壓、冷鐓沖頭模具中。
3 模具的熱處理
3.1模具零件的熱處理
沖裁模各零件的熱處理要求：處理要求沖裁是冷沖壓的基本工序之一。它是利用沖裁模在壓力機(jī)上把被沖材料分離的一種沖壓工序。沖裁模是一種帶刃口的模具。在沖裁時(shí)切刃陷進(jìn)被沖材料之中，并承受著強(qiáng)烈的沖擊和材料的激烈摩擦，使刃口部位經(jīng)一段使用后會(huì)嚴(yán)重磨損，由開(kāi)始的鋒利、到最后變成圓鈍，影響了后續(xù)制品的質(zhì)量。為了保證制品零件的質(zhì)量長(zhǎng)期穩(wěn)定性，這就要求沖模的凸模要有較高的耐磨性，而且還要有一定的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和一定的沖擊刃性。而對(duì)于凹模，除抗彎強(qiáng)度似乎要求不高外，其抗壓強(qiáng)度、韌性的要求要比凸模更高。對(duì)于沖裁模凸、凹模上述要求，除了正確選用凸、凹模所用鋼材外，還要有合理的熱處理工藝來(lái)保證熱處理后的硬度、韌性等要求，兩者缺一不可。
沖裁模成形零件熱處理順序安排：在最終熱處理淬硬后，需進(jìn)行電加工的熱處理工序安排的工藝順序是：
鍛造→熱處理退火→機(jī)械粗加工→熱處理淬火與回火→電加工（電火花穿孔或線切割）加工成型→鉗修裝配。。
由此可以看出，熱處理工藝在沖模制造中，是非常重要也是不可缺少的加工工藝。對(duì)于級(jí)進(jìn)模、復(fù)合模等位置公差和尺寸公差要求較精密的沖模，不僅要遵守上述工序安排，為了減少熱處理變形，常在加工中還穿插去除應(yīng)力處理、調(diào)質(zhì)等熱處理工序。
3.2沖裁凸模熱處理方法
沖裁凸模（沖頭）大部分都有碳素工具鋼制造，個(gè)別用合金鋼制成。凸模是在沖擊壓力下工作的，它承受著很大的沖擊負(fù)荷和彎曲負(fù)荷，所以在使用時(shí)，很容易被磨損、折斷及壓彎。為了使凸模在工作中不至于折斷、磨損彎曲，其淬火后的硬度應(yīng)從工作部分到尾部（安裝部位）逐漸降低。其熱處理方法是：
(1)對(duì)于一般凸模，在熱處理時(shí)應(yīng)將其整體加熱，冷卻時(shí)只將其工作部位浸入冷卻液水中，然后全部浸油。這樣，在淬火后只需按其工作部分的硬度回火一次，其尾部淬油后具有一定的硬度和韌性，使用中不會(huì)折斷。
一般說(shuō)來(lái)，凸模熱處理要比凹模熱處理簡(jiǎn)單。這是由于大多數(shù)凸模在熱處理后，一般都要經(jīng)過(guò)最后的成形磨削工序加工到尺寸，即使在熱處理有所變形，經(jīng)過(guò)磨削后，基本上能消除。
(2)對(duì)于帶有鉚頭的凸模，即在裝配時(shí)，凸模用鉚接的方法固定在凸模固定板上凸模，在熱處理淬硬時(shí)要注意鉚頭部分的硬度。這是因?yàn)殂T頭部分要求硬度較低，一般不應(yīng)超過(guò)26HRC。所以，這種凸模在熱處理時(shí)應(yīng)采用如下方法：將全部凸模加熱后，今年工作部位淬火而尾部可不經(jīng)淬火；但對(duì)于長(zhǎng)而細(xì)的凸模，應(yīng)全部進(jìn)行淬火后，在尾部實(shí)行局部淬火；而比較大的凸模，可以采用部分淬火，或事先留有鉚頭的方法。
(3)對(duì)于直徑為φ1～φ0.3mm的細(xì)小凸模淬火時(shí)由于其直徑和體積很小，在冬季及夏季淬火容易受環(huán)境溫度的影響，使熱處理質(zhì)量降低。其熱處理可采用下述方法：
如材料為T(mén)10A的細(xì)小凸模，淬火溫度為780度，回火溫度為180度，保溫２h；在淬火時(shí)，可將盛有水的茶杯，放在加熱電爐的旁邊。在淬火時(shí)，經(jīng)保溫后細(xì)小沖頭，從爐內(nèi)用鉗夾住后立刻取出放在茶杯水內(nèi)淬一下，然后迅速放入油介質(zhì)中冷卻。實(shí)踐證明，用此方法對(duì)細(xì)小凸模淬火，可以避免受環(huán)境因素影響，而能達(dá)到滿意的熱處理效果。
此外，為了防止凸模淬火后產(chǎn)生裂紋，涂抹毛胚在鍛打時(shí)，應(yīng)注意鍛壓溫度應(yīng)適合，不要使溫度過(guò)高。同時(shí)，在鍛壓后，要經(jīng)熱處理球化退火處理。
3.3沖裁凹模熱處理方法
凹模是冷沖模中最關(guān)鍵的一個(gè)零件，其熱處理質(zhì)量好壞，直接影響沖模的壽命長(zhǎng)短，因此，對(duì)凹模的熱處理一定要注意以下幾點(diǎn)：
(1)凹模在淬火前，最好先進(jìn)行穩(wěn)定化處理（低溫退火），較復(fù)雜且溫度要求較高的凹模或材料質(zhì)量較低的凹模，在機(jī)械粗加工后，最好要經(jīng)過(guò)一次調(diào)制處理。這對(duì)減小淬火后變形是十分有利的。
(2)不需要硬度孔鑲件孔，在淬火時(shí)一定要用粘土或石棉繩堵塞，以減少開(kāi)裂和變形。
(3)淬火前，要事先考慮和分析凹?？赡茏冃蔚牟课缓颓闆r。當(dāng)兩孔距離較近時(shí)，在非工作部分，可用厚度為0.5～1mm的鐵皮將工件局部包起來(lái)，以控制淬火時(shí)組織轉(zhuǎn)變的不均勻性，使應(yīng)力盡量趨于平衡，可以減少變形量。同時(shí)，對(duì)于易變形或斷裂俄斷面，也可以用鐵皮包起來(lái)，鐵皮可離刃口平面3～4mm。鐵皮的形狀應(yīng)與被包扎的形狀相似。
第一章 工藝設(shè)計(jì)
1.1 零件介紹
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品見(jiàn)圖1.1所示，材料為厚0.3mm的Q235鋼板料,要求批量為中批量。該零件屬于典型的沖裁、成型件，尤其是內(nèi)成型的成型設(shè)計(jì)過(guò)程，因此，與普通的成型相比，變形簡(jiǎn)單，對(duì)工藝與模具的要求更高。
圖1.1夾子零件圖
1.2 零件工藝性分析
零件尺寸：圖中零件的標(biāo)注公差的為IT12級(jí)精度，其余未注由圖中技術(shù)要求可知為IT14級(jí)，零件的尺寸較小，成形的位置較為緊湊，成形比較簡(jiǎn)單。
零件材料為Q235鋼，有很良好的塑性，料厚為0.3mm屬薄料，沖壓性能良好。
零件的結(jié)構(gòu)：零件需要經(jīng)過(guò)一次沖裁和4次的成型成型，零件的結(jié)構(gòu)比較對(duì)稱，沖壓性能仍然很良好。
綜上所述，得到結(jié)論：零件具有較好的可沖壓性。
1.3 工藝方案的確定
工藝方案的內(nèi)容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上制定幾種可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個(gè)較為合理的方案。
沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。
復(fù)合沖裁是在壓力機(jī)的一次行程中，在模具的同一位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序；級(jí)進(jìn)沖裁是把一個(gè)沖裁件的幾個(gè)工序，排列成一定順序，組成級(jí)進(jìn)模，在壓力機(jī)的一次行程中，模具的不同位置同時(shí)完成兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可以完成一個(gè)沖裁件。該工件包括、落料、成型三個(gè)基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先，在落料，最后成型。采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：—落料—成型級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，、須五道工序、五副模具才能完成，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)考慮不妥當(dāng)，滿足大批量的生產(chǎn)要求。
方案二是一種多工位、效率高的加工方法，但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量、小型沖壓件。而且工作周期長(zhǎng)，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本過(guò)高。
方案二采用復(fù)合模具生產(chǎn)，只需兩副模具即可成型，模具結(jié)構(gòu)緊湊，沖出的制件的精度及生產(chǎn)效率都比較高，適合大批量生產(chǎn)。沖裁薄材小型成型件，模具制造工作量比級(jí)進(jìn)模低但是產(chǎn)品比較大裝卸不方便而且產(chǎn)量不大。
通過(guò)上述二種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案一為佳。
第二章 排樣設(shè)計(jì)
2.1毛坯排樣設(shè)計(jì)
在進(jìn)行復(fù)合模設(shè)計(jì)時(shí)，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖，條料排樣圖的設(shè)計(jì)是復(fù)合模設(shè)計(jì)時(shí)的重要依據(jù)。復(fù)合模條料排樣圖設(shè)計(jì)的好壞，對(duì)模具設(shè)計(jì)的影響是很大的，排樣圖設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致制造出來(lái)的模具無(wú)法沖制零件。條料排樣圖一旦確定，也就確定了被沖制零件各部分在模具中的沖制順序、模具的工位數(shù)、零件的排樣方式、模具步距的公稱尺寸、條料載體的設(shè)計(jì)形式等一系列問(wèn)題。在本模具中，排樣設(shè)計(jì)總的原則是先進(jìn)行沖切廢料，然后成型，最后切斷，并要考慮模具的強(qiáng)度、剛度，結(jié)構(gòu)的合理性。
沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。排樣合理就能用同樣的材料沖出更多的零件來(lái)，降低材料消耗。大批量生產(chǎn)時(shí)，材料費(fèi)用一般占沖裁件的成本的60%以上。因此，材料的經(jīng)濟(jì)利用是一個(gè)重要問(wèn)題，特別對(duì)貴重的有色金屬。排樣的合理與否將影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用、沖裁質(zhì)量、生產(chǎn)效率、模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)操作方便與安全等。
排樣的意義就在于保證用最低的材料消耗和最高的勞動(dòng)生產(chǎn)率得到合格的零件。
毛坯在板料上可截取的方位很多，這也就決定了毛坯排樣方案的多樣性。典型毛坯排樣：?jiǎn)闻?、斜排、?duì)排、無(wú)費(fèi)料排樣、多排、混合排。
根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)特征，決定采用單排、中間載體。采用這種毛
坯排樣的模具結(jié)構(gòu)的相對(duì)簡(jiǎn)單，模具制造較為方便。
1.條料搭邊值的確定
搭邊是指排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的剩料。其作用是使條料定位，保證零件的質(zhì)量和精度，補(bǔ)償定位誤差，確保沖出合格的零件，并使條料有一定的剛度，不成型，便于送進(jìn)，并能使沖模的壽命得到提高。
由參考文獻(xiàn)[3]表2-5得：
材料厚度為0.3mm時(shí)，條料長(zhǎng)度大于50mm，搭邊可以取a=1.3mm，a1＝1.5mm。
2.條料的寬度
條料采用無(wú)側(cè)壓，可以確定條料與導(dǎo)料銷(xiāo)的間隙和條料寬度偏差分別
為由參考文獻(xiàn)[3]中公式2-24得
=68.1mm
3.步距
沖裁模的步距是確定條料在模具中每送進(jìn)一次，所需要向前移動(dòng)的固定距離。步距的精度直接影響到?jīng)_件的精度。設(shè)計(jì)連續(xù)模時(shí)，要合理的確定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相鄰工位的距離。連續(xù)模任何相鄰兩工位 距離都必須相等。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的條料為單排，步距的基本尺寸等于沖壓件的外形輪廓尺寸和兩沖壓件間的搭邊寬度之和，其步距基本尺寸由參考文獻(xiàn)[3]得：
S = L + a
式中S---沖裁步距
L---沿條料送進(jìn)方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值
a----沿送進(jìn)方向的搭邊值
該零件的步距確定為： S= L + a=33.5mm
a) 產(chǎn)品圖
b)毛坯展開(kāi)圖
橫向單排
c)圖材料利用率為：83﹪
圖2.1 排樣圖示意圖
毛坯排樣圖如圖2.1所示，考慮到后續(xù)成型成型和取件的方便性，最后選擇橫向單排。
2.2 材料的利用率
1.排樣方式的確定
根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，排樣方式可選擇為：直排，有廢料排樣。
2.送料進(jìn)距的確定
為了節(jié)約材料，應(yīng)合理的選擇搭邊值。搭邊值過(guò)小，會(huì)使作用在凸模側(cè)表面上的發(fā)向應(yīng)力沿切口分布不均，降低沖裁質(zhì)量和模具壽命，故必須使搭邊的最小寬度大于沖裁時(shí)塑性變形區(qū)的寬度，一般可以取材料的厚度。若搭邊值小于材料的厚度，沖裁時(shí)搭邊可能被拉斷，有時(shí)還會(huì)被拉入到凸、凹模間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口。
搭邊值的大小與材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及擋料的方式、卸料方式有關(guān)。硬材料的搭邊值可以小一些，軟材料和脆材料的搭邊值應(yīng)大一些。零件尺寸大或有尖突時(shí)，搭邊值應(yīng)大一些，厚材料的搭邊值取大一些。
第三章 工藝計(jì)算
3.1 沖壓工藝力的計(jì)算
工藝計(jì)算是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有正確的計(jì)算出各道工序的凸凹模尺寸、沖壓力、毛壞尺寸等，才能設(shè)計(jì)出正確的模具。而且是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機(jī)的潛力，避免因超載而損壞壓力機(jī)，所以計(jì)算是非常必要的。
工藝計(jì)算是選用壓力機(jī)、模具設(shè)計(jì)以及強(qiáng)度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機(jī)的潛力，避免因超載而損壞壓力機(jī)，所以計(jì)算是非常必要的。
3.1.1沖裁力計(jì)算
沖裁力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。
沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離所需要的力，它與材料的厚度、工件的周長(zhǎng)、材料的力學(xué)性能等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的大小是為了合理的利用沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì)的模具必須能夠傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。
該模具采用彈性卸料和下方出料方式?？倹_壓力由沖裁力、卸料力和推件力組成。由于采用復(fù)合沖裁模，其沖裁力由落料沖裁力和沖裁力兩部分組成
沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)材料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。通常說(shuō)的沖裁力是指沖裁力的最大值。平刃沖模的沖裁力可按下式計(jì)算：
（3.1）
式中 F——沖裁力（N）；
L——零件剪切周長(zhǎng)（mm）；
t——材料厚度（mm）；
——材料抗拉強(qiáng)度（MPa）。
K——系數(shù),一般取K=1.3。
已知零件材料是08鋼,取=450Mpa，材料厚度t=0.3mm,L值由全部沖裁線即沖裁零件周長(zhǎng)尺寸組成
：
1） 落料、沖裁力。材料Q235鋼的抗拉強(qiáng)度可按
2） 卸料力。查表得卸料力系數(shù)。
3） 總沖壓力的確定。
壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算總沖壓力,應(yīng)選用 開(kāi)式壓力機(jī)JB23-100開(kāi)式壓力機(jī)。
3.1.2成型力的計(jì)算
成型力是指壓力機(jī)完成預(yù)定的成型工序所施加給板料的壓力，這是選擇壓力機(jī)的依據(jù)。
為了合理地選擇壓力機(jī)和模具設(shè)計(jì)，必須計(jì)算成型力。成型力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學(xué)性能、晚期半徑等有關(guān)，而且和成型方式也有很大的關(guān)系，從理論上計(jì)算成型力比較繁雜，精確度亦不高，因此生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。此此畢業(yè)設(shè)計(jì)中所涉及的成型均視為校正成型。
由參考文獻(xiàn)[3] 表3-3得：
成型力： （3.2）
式中 F——成型力（N）；
A——成型校正部分投影部分面積（）；
q——單位校正力（MPa）；
由參考文獻(xiàn)[3]中，查表3-4得q=60～80
最終，總的力為：
＝9213.75+14700＝23913.75
≈25 KN
3.1.3卸料、頂件力的計(jì)算
由參考文獻(xiàn)[3]中公式2-11得：
=
所以==0.0533274.8= 1663.74N
=4×0.0558478=1865.16 N
綜上所述，最終的所有合力為：
=++=9213.75+ 1663.74+1865.16＝12742.65N
3.2壓力中心計(jì)算
沖壓力合力的作用點(diǎn)稱為沖模壓力中心。沖模壓力中心應(yīng)盡可能和模柄的軸線以及和壓力機(jī)滑塊的中心線重合，以使沖模平穩(wěn)地工作，減少導(dǎo)向機(jī)構(gòu)滑動(dòng)件之間的磨損，提高運(yùn)動(dòng)精度以及模具和壓力機(jī)的壽命。
沖模壓力中心的求法，采用求平衡力系合力作用點(diǎn)的方法。由于絕大部分沖
裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長(zhǎng)度成正比，所以，求合力作用點(diǎn)可轉(zhuǎn)化為求輪廓線的重心。具體的方法如下：
1） 按比例畫(huà)出沖壓輪廓線，選定直角坐標(biāo)x-y;
2） 把圖形分成幾部分，計(jì)算各部分長(zhǎng)度L1、L2、….Ln，并求出各部分重心位置的坐標(biāo)值；
3） 按下列公式求出沖模壓力中心的坐標(biāo)值（X0,Y0）
由于該零件形狀對(duì)稱，所以壓力中心在該零件的中點(diǎn)上坐標(biāo)值（X0,Y0）。
第四章 模具總體概要設(shè)計(jì)
4.1 模具概要設(shè)計(jì)
模是用多個(gè)零件按照一定關(guān)系裝配而成的有機(jī)整體，結(jié)構(gòu)是模具的“形”。模具的優(yōu)劣很大程度上體現(xiàn)在模具結(jié)構(gòu)上，因此落料復(fù)合模和成型模的結(jié)構(gòu)對(duì)模具的工作性能、加工性、成本、周期、壽命等起著決定性作用。
在此次模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大體可以分為兩步：第一步根據(jù)工序排樣的結(jié)果確定模具的基本結(jié)構(gòu)框架，確定組成落料復(fù)合模和成型模的主要結(jié)構(gòu)單元及形式，對(duì)模具制造和使用提出要求；第二步確定各結(jié)構(gòu)單元的組成零件及零件間的連接關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果是模具裝配圖和零件明細(xì)表。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概要設(shè)計(jì)是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的開(kāi)始，它以工序排樣圖為基礎(chǔ)，根據(jù)產(chǎn)品零件要求，確定落料復(fù)合模和成型模的基本結(jié)構(gòu)框架。結(jié)構(gòu)概要設(shè)計(jì)包括：
（1）模具基本結(jié)構(gòu)：定位方式以及導(dǎo)向方式確定;卸料方式以及出件方式確定；
（2）模具基本尺寸：模具工作空間尺寸、各個(gè)板的厚度、閉合高度。
（3）模架基本結(jié)構(gòu)：模架的類(lèi)型;導(dǎo)柱與導(dǎo)套選配以及模柄類(lèi)型的選擇。
（4）壓力機(jī)的選擇：壓力機(jī)的類(lèi)型；壓力機(jī)規(guī)格。
4.2 模具零件結(jié)構(gòu)形式確定
本模具是用落料復(fù)合模和成型模完成的如圖4.1(a)和圖4.1(d)。采用后置模架，滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套機(jī)構(gòu)導(dǎo)向，彈性卸料板卸料，采用裝置頂桿頂料。
4.1(a)
4.1(b)
4.1(c)
4.1(d) 模具二維總裝圖
4.2.1 定位機(jī)構(gòu)
為限制被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置。用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷(xiāo)、導(dǎo)料板、擋料銷(xiāo)、定位板、導(dǎo)向銷(xiāo)、定距側(cè)刃和側(cè)壓裝置等。定位裝置應(yīng)避免油污、碎屑的干擾并且不與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)干涉。定位精度要求較高時(shí)，要考慮粗精度和精精度兩套裝置，分步進(jìn)行；坯料需要兩個(gè)以上工序的定位時(shí)，它們的定位應(yīng)該一致。
綜上所述：在此次模具設(shè)計(jì)中方向采用擋料銷(xiāo)定位，。本模具中，
4.2.2 卸料機(jī)構(gòu)
卸料機(jī)構(gòu)的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等?？煞譃楣潭▌傂孕读习逡约皬椥孕读习?。
在本次模具設(shè)計(jì)中采用彈性卸料板，彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面度提高。在成型成型時(shí)，可以防止條料發(fā)生側(cè)移。當(dāng)上模上行時(shí)，卸料板將卡在凸模上的條料推下。同時(shí)，在下模部分安裝有彈頂裝置，上模上行一段距離后，卸料板不再壓住條料時(shí)，頂件塊和浮頂裝置將條料頂出最大的成型距離。
4.2.3 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
對(duì)生產(chǎn)批量大，要求模具壽命和制件精度較高的沖模。一般應(yīng)采用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來(lái)保證上、下模的精確導(dǎo)向。上、下模導(dǎo)向，在凸、凹模開(kāi)始閉合前或壓料板接觸制件前就應(yīng)該充分的合上。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有導(dǎo)柱、導(dǎo)套機(jī)構(gòu)，側(cè)導(dǎo)板與導(dǎo)板機(jī)構(gòu)和導(dǎo)塊機(jī)構(gòu)。在此副模具中由于零件的尺寸較小，對(duì)制件的精度要求較高。所以采用后置滑動(dòng)導(dǎo)柱、導(dǎo)套和旋入式模柄配合。
第五章 模具詳細(xì)設(shè)計(jì)
5.1 工作零件
5.1.1沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
一、沖裁凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
計(jì)算沖裁凸、凹模刃口的依據(jù)為：①?zèng)_裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相等，尺寸與凸模刃口尺寸相同。②零件的尺寸精度。③合理的間隙值。④磨損規(guī)律，如圓形凹模尺寸磨損后變大，凸模尺寸磨損后變小，間隙磨損后變大。⑤沖模的加工制造方法。因而在計(jì)算人口尺寸時(shí)應(yīng)按下述原則進(jìn)行。
㈠ 保證沖出合格的零件
根據(jù)沖裁變形規(guī)律，尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。因而時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)。落料時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)。基準(zhǔn)件的尺寸應(yīng)在零件的公差范圍內(nèi)。時(shí)間隙取在凹模上，落料時(shí)間隙取在凸模上。
㈡ 保證模具有一定的使用壽命
新模具的間隙應(yīng)是最小的間隙，磨損后到最大合理間隙?？紤]到?jīng)_裁時(shí)凸、凹模的磨損，在設(shè)計(jì)凸、凹模刃口尺寸時(shí)，對(duì)基準(zhǔn)刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小的，其人口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)較大的數(shù)值。這樣，在凸凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格的零件。
㈢ 考慮沖模制造修理方便，降低成本
為使新模具的間隙值不小于最小合理間隙，一般凹模公差標(biāo)注成+，凸模公差標(biāo)注成。間隙能保證的條件下不要把制造公差定的太緊。一般模具制造精度比工件精度高2至4級(jí)。若零件沒(méi)有標(biāo)注公差，對(duì)于非圓形見(jiàn)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14精度處理。本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)未標(biāo)注公差的零件尺寸采用IT12精度處理。
二、沖裁刃口尺寸計(jì)算方法
制造沖模的關(guān)鍵主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其間隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸計(jì)算公式和公差標(biāo)注也不同。凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算方法基本上可分為兩類(lèi)，分別加工與配合加工，對(duì)于形狀復(fù)雜或薄料的沖裁件的沖裁，為了保證凸、凹模之間的間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此基準(zhǔn)件來(lái)加工另一件，使他們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點(diǎn)是
⑴ 模具間隙是在配制中保證的，因此不需要較核，所以加工基準(zhǔn)時(shí)可以適當(dāng)放寬公差，使其加工容易。
⑵ 尺寸標(biāo)注簡(jiǎn)單，只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和公差，配制件僅標(biāo)注基準(zhǔn)尺寸并注明配做所留間隙值。
由于形狀復(fù)雜工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模與凹模磨損情況也不同，有變大的、有變小的、也有不變的，必須對(duì)有關(guān)尺寸進(jìn)行具體分析后，按前述尺寸計(jì)算原則區(qū)別對(duì)待。
查表2-1得模具沖裁間隙值，，查表2.11的凸、凹模制造公差：，，查表2-4得，因數(shù)x=0.75, 取0.2
校核：Zmax-Zmin=0.6-0.4=0.02mm，
滿足校核條件
1. 應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，然后配做凹模。
⑴變小的尺寸 這類(lèi)尺寸就是前面所述基準(zhǔn)件凸模尺寸，應(yīng)按式：應(yīng)用公式:
（2）落料 應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)，然后配做凸模
式中 ——凸模刃口尺寸
——凹模刃口尺寸
——零件公差、偏差。=0.5（mm）
——凸模公差（mm），當(dāng)標(biāo)注形式為+或—時(shí)，=/4；當(dāng)標(biāo)注形式為時(shí)，=/8=/4
按計(jì)算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口實(shí)際尺寸并保證最小合理間隙配做凹模。
5.1.2成型模工作部分尺寸的確定
成型模工作部分尺寸主要指凹模圓角半徑、凸模圓角半徑與凹模的深度。
1、凸、凹模圓角半徑
凸模圓角半徑應(yīng)等于成型件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r，但不能小于材料允許的最小成型半徑。如果成型件的，成型件應(yīng)取，隨后再增加一次校正工序，校正模便可取。凹模圓角半徑不宜過(guò)小，以免成型時(shí)擦傷材料表面，或出現(xiàn)壓痕，或使成型力增加，模具壽命降低。同時(shí)凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，用以防止成型時(shí)板料的偏移。通?？筛鶕?jù)板料的厚度t選?。?
t≤2mm, =(3～6)t；
t=2～4mm, =(2～3)t；
t>4mm，=2t。
本零件材料為Q235號(hào)鋼，與軋紋平行，=0.4，故可取=0.3mm=r，t=0.8mm<2mm,故=(3～6)×0.8mm=2.4～4.8，可取=3mm。
2、凸、凹模間隙Z
成型凸、凹模之間的單邊間隙用Z表示。U形件成型須合理選取凸、凹模間隙。間隙過(guò)大，則回彈大，成型件尺寸及形狀不易保證；間隙過(guò)小，成型力增加，工件擦傷大，模具磨損大、壽命短。常按材料的力學(xué)性能和厚度選取：
對(duì)于鋼板： Z=(1.05～1.15)t;
對(duì)于有色金屬材料： Z=(1～1.1)t。
V形件成型時(shí)，凸、凹模間隙是靠調(diào)節(jié)壓力機(jī)的閉合高度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不必在設(shè)計(jì)及制造模具時(shí)考慮。
2、凹模深度
凹模深度要適當(dāng)，過(guò)小則工件兩端的自由部分太多，成型件回彈大，兩臂不平直，印象工件質(zhì)量，若深度過(guò)大，則要多消耗模具鋼材，也使頂件行程增加，壓機(jī)行程增大。綜合前面所述，故選凹模深度為40.3mm。
四、凸、凹模的寬度尺寸
根據(jù)成型件尺寸標(biāo)注的不同來(lái)確定凸、凹模的寬度尺寸。
5.1.3凸模高度設(shè)計(jì)
凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修磨量以及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。本模具設(shè)計(jì)采用彈性卸料板，凸模的長(zhǎng)度計(jì)算可按下式：
L=
式中——凸模固定板的厚度mm；
——卸料板的厚度mm；
t——材料的厚度mm；
h——附加長(zhǎng)度mm。包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等。一般取h=15至20mm。
本次級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)的凸模長(zhǎng)度設(shè)計(jì)是以第六工位成型凸模高度h為基準(zhǔn)，
其余的凸模長(zhǎng)度以此為基準(zhǔn)進(jìn)行必要的加長(zhǎng)或縮短。
5．2.1定位零件
為了限制被沖材料的進(jìn)給步距和正確地將工件安放在沖模上完成下一步的沖壓工序，必須采用各種形式的定位裝置，用于沖模的定位零件有導(dǎo)料銷(xiāo)、導(dǎo)料板、擋料銷(xiāo)、定位銷(xiāo)和惻壓裝置等。定位裝置應(yīng)可靠并具有一定的強(qiáng)度，以保證工作精度、質(zhì)量的穩(wěn)定；定位裝置應(yīng)可以調(diào)整并設(shè)置在操作者容易觀察和便于操作的地方；定位裝置應(yīng)避開(kāi)油污的干擾并且不與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)干涉。定位精度要求較高定位零件的作用是使毛坯（條料或塊料）送料時(shí)有準(zhǔn)確的位置，保證沖出合格的制件。毛坯在模具中的定位有兩個(gè)內(nèi)容：一是送料方向上的定位，用來(lái)控制送料的進(jìn)距，通常稱為擋料，二是與送料方向上垂直方向的定位，通常稱為送進(jìn)導(dǎo)向。
5.2.2 擋料零件
導(dǎo)料銷(xiāo)或?qū)Я习迨菍?duì)條料或帶料的側(cè)向進(jìn)行導(dǎo)向，以免送偏的定位零件。
導(dǎo)料銷(xiāo)一般設(shè)置兩個(gè)，并在位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷(xiāo)裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)導(dǎo)料銷(xiāo)裝在左側(cè)。導(dǎo)料銷(xiāo)可以設(shè)置在凹模面上，也可以設(shè)置在彈性卸料板上；還可以設(shè)置在固定板或下模座平面上。固定式和活動(dòng)式的導(dǎo)料銷(xiāo)可選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，通常與擋料銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)一樣。導(dǎo)料銷(xiāo)的導(dǎo)向定位多用與單工序模和復(fù)合模中。
5.3 出件零件
5.3.1 卸料零件
卸料裝置有固定卸料裝置和彈壓卸料裝置，彈性卸料裝置有卸料板、彈性元件、（彈簧和橡膠）等零件組成。彈性卸料既起卸料作用又起壓料作用，所以沖裁零件質(zhì)量較好，平直度較高，因此，質(zhì)量要求教高的沖裁或薄板沖裁宜用彈性卸料裝置。
本模具采用了彈性卸料裝置，零件的厚度為0.3mm，考慮卸料力的問(wèn)題在前面算過(guò)了，厚度為30mm的橡膠，具體計(jì)算如下
(1) 確定橡膠的自由高度
，t為材料厚度
所以
(2)確定橡膠的橫截面積A
查表6-9得P=1.05，所以
(3)橡膠的安裝高度
在本副模具中，采用彈性卸料裝置卸料，彈頂器推動(dòng)推桿，推桿推動(dòng)零件，然后進(jìn)行卸料。如圖5.1所示：
5.3.2 頂件零件
橡膠是模具中廣泛使用的彈性元件，主要為彈性卸料、壓料及出件裝置等提供所要求的作用力和行程。
1.卸料的選用
屬于標(biāo)準(zhǔn)件，沖壓模具中。在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選用。主要的選用依據(jù)如下：
卸料螺釘個(gè)數(shù)n=4，
5.4 導(dǎo)向零件
采用滾動(dòng)式導(dǎo)柱、導(dǎo)套：
導(dǎo)柱1為：導(dǎo)柱D25×190 材料為20鋼
導(dǎo)套1為：導(dǎo)套D25×100 材料為20鋼
數(shù)量為4對(duì)
5.5 其他零件
1.模架選用的是：
2.固定板規(guī)格是：160mm×140mm×20mm 材料選用45鋼
3.墊板規(guī)格是： 160mm×140mm×10mm 材料選用45鋼，熱處理之后硬度達(dá)到58～62HRC
4.采用壓入式模柄，如圖5.2所示：
圖5.2 模柄結(jié)構(gòu)
旋入式模柄的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)螺紋與上模座連接，并加螺絲防止松動(dòng)，這樣模具拆裝方便。旋入式模柄可以給與一定的調(diào)整余地，使得壓力中心線重合，提高了模具生產(chǎn)精度，提高了模具的運(yùn)動(dòng)精度和使用壽命。
在模具中的固定用零件主要有模固定板，墊板以及螺釘和銷(xiāo)釘?shù)取?
第六章 設(shè)備選擇
6.1 設(shè)備噸位確定
沖壓設(shè)備選用是沖壓工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。必須根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)、沖壓力、變形功、模具結(jié)構(gòu)型式、模具的閉合高度和輪廓尺寸以及生產(chǎn)批量、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量等諸多因素，結(jié)合單位現(xiàn)有設(shè)備條件進(jìn)行。
6.1.1設(shè)備類(lèi)型的選擇
設(shè)備類(lèi)型的選擇要依據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量、工藝方法與性質(zhì)及沖壓件的尺寸、形狀與精度等要求來(lái)進(jìn)行。
由參考文獻(xiàn)[5]表18.4-19和表18.4-20，初步選擇開(kāi)式通用機(jī)械式壓力機(jī)。
6.1.1設(shè)備規(guī)格的選擇
設(shè)備規(guī)格的選擇應(yīng)根據(jù)沖壓件的形狀大小、模具尺寸及工藝變形力來(lái)進(jìn)行。從模具設(shè)備上安裝并能開(kāi)始工作的順序來(lái)考慮，其設(shè)備規(guī)格的主要參數(shù)有以下幾個(gè)。
1）行程 壓力機(jī)行程的大小，應(yīng)該保證坯料的方便放進(jìn)與零件的方便取出。例如，對(duì)于拉深工序所用的壓力機(jī)行程，至少應(yīng)保證：壓力機(jī)的行程S>2h（h為零件的高度）。
2）裝配模具的相關(guān)尺寸 壓力機(jī)的工作臺(tái)面尺寸應(yīng)大于模具的平面尺寸，還應(yīng)有模具安裝與固定的余地，但過(guò)大的余地對(duì)工作臺(tái)受力不利；工作臺(tái)面中間孔的尺寸要保證漏料或順利的安裝模具頂出料裝置；大噸位壓力機(jī)滑塊上應(yīng)加工出燕尾槽，用于固定模具，而一般開(kāi)式壓力機(jī)滑塊上有模柄孔尺寸，為兩件哈夫式夾緊模柄用。
3）閉合高度 沖床的閉合高度是指滑塊處于下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面至工作臺(tái)上表面的距離。這個(gè)高度是沖壓操作的空間高度尺寸。顯然，沖床的最大閉合高度要大于模具的最大閉合高度，最小閉合高度要小于模具的最小閉合高度，一般?。?
Hmax-0.3mm≥H≥Hmin+10mm
如果沖模的閉合高度H大于壓力機(jī)的最大閉合高度，沖模將