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云母片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì) 摘 要：本設(shè)計(jì)的題目為云母片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì),體現(xiàn)了薄板類(lèi)沖裁零件的要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了本人沖壓模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖壓模具做好了鋪墊和吸取更深刻的經(jīng)驗(yàn)。 本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓成形工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了沖裁件的沖壓工藝性，為確定沖裁工藝方案做好了準(zhǔn)備；然后計(jì)算沖裁力和模具刃口尺寸，便于選取壓力機(jī)及確定工作零件的尺寸和結(jié)構(gòu)；最后分析了制件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及推件裝置的選取。 本沖裁件為不規(guī)則形狀,為了便于凸模的加工，所以在設(shè)計(jì)時(shí)把凸模設(shè)計(jì)成直通式,然后,將其鉚接在凸模固定板上。此外,該制件的尺寸較小,為保證凹模的加工精度,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其設(shè)計(jì)成整體式凹模。同時(shí),為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)采用彈性推件裝置。 關(guān)鍵詞： 沖壓模 整體式凹模 彈性推件 Laminated mica die stamping design the basis of design Abstract：The design was entitled laminated mica blanking die design, reflectsthe thin parts like punching the request, the contents and direction of a certain design significance. Parts of the mold through the design, has further strengthened my stamping die design of the basic knowledge for the design of more complex stamping die to pave the way and the lessons more profound experience. The use of the design process and die stamping forming the basis of design knowledge and analysis of the first blanking of the stamping process, to determine blanking of the programme prepared for and then calculating punching power and size Die Cutting Edge, For selected press and determine the size and structure of parts of the last parts of the characteristics of the design parameters established mold, design features and pushing the select pieces of equipment. Blanking of the rules on the shape of the non-hole hole, in order to facilitate the processing punch, punch in the design of the punch designed as a straight-through processing, and then, riveting in its punch fixed board. In addition, the smaller the size of the parts, to ensure the accuracy of processing die, the design should be designed to solid die. at the same time, in order to simplify the structure adopt a flexible mold push pieces of equipment. Keywords： stamping die solid die flexible pieces of pushing 目 錄 1 緒論 ………………………………………………………………1 1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) …………………………1 1.1.1 國(guó)內(nèi)模具現(xiàn)狀 ………………………………………1 1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) ………………………………2 1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) …………………………3 1.3 云母片模具設(shè)計(jì)與制造方 …………………………4 1.3.1 云母片模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 ………………………4 1.3.2 云母片沖壓模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 ………………………4 2 云母片的沖壓工藝性分析 ………………………………………6 3 分析比較和確定工藝方案 ………………………………………8 4 主要工藝計(jì)算 ……………………………………………………9 4.1 排樣設(shè)計(jì)及毛坯尺寸計(jì)算 ……………………………9 4.1.1 確定零件的排樣方案 ………………………………9 4.1.2 沖壓力的計(jì)算 ……………………………………10 4.1.3 初選壓力機(jī)…………………………………………11 4.1.4 壓力中心的計(jì)算……………………………………11 4.2 計(jì)算零件刃口尺寸 ………………………………… 13 5 計(jì)算各主要零部件的尺寸 …………………………………… 19 5.1 凹模厚度 …………………………………………… 19 5.2 凸模固定板厚度………………………………………19 5.3 墊板的采用與厚度……………………………………19 5.4 彈壓卸料板……………………………………………19 5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì)………………………………………19 6 模具總體設(shè)計(jì)……………………………………………………22 6.1 模具類(lèi)型的選擇………………………………………22 6.2 定位方式的選擇………………………………………22 6.3 卸料方式的選擇………………………………………22 6.4 導(dǎo)向方式的選擇………………………………………22 7 主要零部件設(shè)計(jì)…………………………………………………23 7.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………23 7.1.1 凸模的設(shè)計(jì)…………………………………………23 7.1.2 凹模的設(shè)計(jì)…………………………………………24 7.2 定位零件的設(shè)計(jì)與選用 ……………………………25 7.2.1 擋料銷(xiāo)的選用………………………………………25 7.2.2 卸料零件的選用……………………………………25 7.3 導(dǎo)向零件的選用 …………………………………… 26 7.4 固定零件的選用………………………………………26 7.5 模架的選用……………………………………………26 7.6 模柄的選用……………………………………………27 8 模具總裝圖………………………………………………………28 8.1 模具總裝圖……………………………………………28 8.2 沖壓設(shè)備的選定………………………………………29 9 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………30 致謝………………………………………………………………… 31 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………… 32 插 圖 清 單 圖 1 ……………………………………………………………………… 6 圖 2 ……………………………………………………………………… 9 圖 3 ………………………………………………………………………12 圖 4 ………………………………………………………………………18 圖 5 ………………………………………………………………………18 圖 6 ………………………………………………………………………24 圖 7 ………………………………………………………………………25 圖 8 ………………………………………………………………………28 表 格 清 單 表 1 ………………………………………………………………………10 表 2 ………………………………………………………………………11 表 3 ………………………………………………………………………20 1 緒 論 目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。 1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1.1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀 我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿(mǎn)，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。 在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來(lái)，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。 雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足: 第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。 ??? 第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。 ?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。 ? 第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。 第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。 1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì) 巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:???? 1） 模具日趨大型化；??? ? 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；?? ? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；??? ? 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；? ?? 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；??? 6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；??? 7）模具的精度將越來(lái)越高；? ? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；?? ?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；?? ?10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。 1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。? 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。 國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％． 1.3 云母片模具設(shè)計(jì)與制造方面 1.3.1 云母片模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路 沖裁是沖壓工藝的最基本工序之一，它是利用模具使板料沿著一定的輪廓形狀產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。它包括落料、沖孔、切邊、修邊、切舌、剖切等工序，其中落料和沖孔是最常見(jiàn)的兩種工序。沖裁在沖壓加工中應(yīng)用極廣。它既可直接沖出成品零件，還可以對(duì)已成形的工件進(jìn)行再加工。普通沖裁加工出來(lái)的制件的精度不高，一般情況下，沖裁件的尺寸精度應(yīng)在IT12級(jí)以下，不宜高于IT10級(jí)。 只有加強(qiáng)沖裁變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。 云母片是典型的沖壓件，該模具工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就是落料，根據(jù)零件圖的結(jié)構(gòu)和尺寸精度以及材料的性能確定完成該沖件所需要的模具類(lèi)型.因此，綜合考慮各種因素后不采用復(fù)合模。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架，判斷此次沖裁能不能采用標(biāo)準(zhǔn)的模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度,改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度的同時(shí),還要注意保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套的強(qiáng)度. 導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)沖裁凸凹模與落料凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。 1.3.2 云母片沖壓模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度 1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間10天； 　　2.確定加工方案，所用時(shí)間5天； 　　3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天； 4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天． 2 云母片的沖壓工藝性分析 零件名稱(chēng)：云母片 生產(chǎn)批量：大批量 材 料：云母板 厚 度：0.8mm 工件圖：如圖1. 圖1 零件圖 云母板具有易分剝成很薄、平坦的、光滑的和具有彈性的薄片的特性。此外，還具有高的抗電性能和極高的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定好、機(jī)械強(qiáng)度高、收縮率小、不易燃、不吸潮等。是一種很好的電絕緣材料[1]。 此工件只有落料工序，材料為云母板。具有良好的沖壓性能，適合沖裁，工件外形復(fù)雜程度一般，工件的尺寸精度要求一般，邊緣與邊緣之間的距離遠(yuǎn)大于凸凹模允許的最小壁厚，故不考慮采用復(fù)合模。普通沖裁完全能滿(mǎn)足要求。 綜上分析可知，圖1零件具有較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。 3 分析比較和確定工藝方案 云母片零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞?，可擬定以下二種工藝方案。 方案一：采用單工序模分一次工序進(jìn)行沖壓。 方案二：采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 各個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)的分析比較: 方案一：模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度一般，能滿(mǎn)足該零件的產(chǎn)量要求。 方案二：生產(chǎn)率很高，但是級(jí)進(jìn)模較難保證內(nèi)，外形相對(duì)位置的一致性。模具制造安裝復(fù)雜。 綜合以上二種方案比較，該件采用方案一即單工序模最佳。 4 主要工藝計(jì)算 4.1 排樣設(shè)計(jì)及毛坯尺寸計(jì)算 4.1.1 確定零件的排樣方案 設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣方案很重要。合理的排樣應(yīng)是在保證制件質(zhì)量，有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多的合格制件。為提高模具的使用壽命，保證沖裁件的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。該云母片，采用有廢料直排的排樣方法，排樣方案如圖2所示。 圖2 排樣圖 由表2.5.2[2] 查得最小搭邊值工件間a1=1.5 ㎜ ，a=1.8 ㎜ 但是查[3]得本表只適用低碳鋼，對(duì)于其他材料，應(yīng)當(dāng)表中數(shù)值乘以下列系數(shù)，非金屬 1.50～2.0 取系數(shù) 2.0 ，得到 a1=3.0 ㎜ ，a=3.6 ㎜ 條料寬度為44.2mm ,步距為49 mm ,一個(gè)步距的材料利用率50.6%（計(jì)算見(jiàn)表一）。 4.1.2 沖壓力的計(jì)算 該模具采用單工序模，試選擇彈性卸料、下出料。沖壓力相關(guān)計(jì)算見(jiàn)表一。 表一 條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算 項(xiàng)目分類(lèi) 項(xiàng) 目 公 式 結(jié) 果 備 注 排樣 沖裁力面積A A=687+85.375+324.585　 1096.96 mm2 條料寬度B B=36.5+2×3.6+0.5 44.2mm 查表2-18[3]得a=3.6mm,a1=3mm,采用無(wú)側(cè)壓裝置，條料與導(dǎo)料板間間隙Cmin=0.5mm。 步距S S=46+3 49mm 一個(gè)步距的材料利用率η == =50.6% 50.6% 沖壓力 沖裁力F1 F1=KLtτb=1.3×196.96×0.8×80　 16387N L=196.96mm τb=80Mpa 卸料力Fx FX=Kx=0.05×16387 819.4N 查表[3]KX=0.05 推件力FT FT=NKTF2=10×0.055×16387 9012.9N KT=0.055 n=h/t=8/0.8=10 沖壓工藝總力FZ FZ=F1+F2+FX+FZ=16387+819.4+9012.9 26219.3N 彈性卸料 下出料 4.1.3 初選壓力機(jī) 查文獻(xiàn)[4]開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為J23-3.15和Ｊ23-10，見(jiàn)表二 表二 所選壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù) 型號(hào) 公稱(chēng)壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm 工作臺(tái)尺寸/mm 滑塊底面尺寸/mm J23-3.15 31.5 25 120 25 160×250 90×100 J23-10 100 45 180 35 240×370 180×200 4.1.4 壓力中心的計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。 (1) 此為凸模模具的壓力中心，首先計(jì)算凸模的壓力中心。 圖3 壓力中心的計(jì)算 計(jì)算其壓力中心的步驟如下： ①、按比例畫(huà)出凸模的工作部分剖面圖 ②、在任意距離處作x-x軸y-y軸 ③、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4,y5,y6,y7和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,x5,x6,x7 ④、凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定: 到y(tǒng)-y軸的距離 x0= = = －2.44mm 到x-x軸的距離 y0= = =14.3mm 4.2 計(jì)算零件刃口尺寸 該零件是非金屬材料，非金屬材料沖裁刃口尺寸計(jì)算與金屬?zèng)_裁模刃口尺寸計(jì)算方法在計(jì)算原理上相同，但除云母片外，其他非金屬材料在沖裁后的彈性回復(fù)較大，故計(jì)算時(shí)要考慮其回彈值。由于該沖裁件的形狀復(fù)雜一般，板料相對(duì)較薄。若采用分開(kāi)加工法時(shí)，為了保證凸凹模一定的間隙值，必須嚴(yán)格限制沖模制造公差，增加沖模制造困難，加大了模具的生產(chǎn)周期及制造成本。而采用凸模與凹模配合加工法，則是先做好其中一件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞?zhǔn)件，然后以此為基準(zhǔn)加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。這種方法不僅容易保證凸凹模間隙很小，而且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差，使模具制造容易。綜上，采用配合加工法。 該沖裁件屬落料件，選凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)件，只需要計(jì)算落料凹模刃口尺寸制造公差，凸模刃口尺寸由凹模實(shí)際尺寸按間隙要求配作.設(shè)計(jì)時(shí)，基準(zhǔn)件和刃口尺寸及制造公差應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注，而配作件只標(biāo)注公稱(chēng)尺寸，不注公差.由于該工件形狀復(fù)雜，其各部分尺寸性質(zhì)不同。所以，基準(zhǔn)件的刃口尺寸應(yīng)根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況進(jìn)行分別計(jì)算，凹模磨損情況有三類(lèi)[3]： a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類(lèi)尺寸A 第一類(lèi)尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△ b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類(lèi)尺寸B 第二類(lèi)尺寸：Bj=(Bmin+x△)0-0.25△ c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類(lèi)尺寸C 第三類(lèi)尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)±0.125△ 式中: Aj、 Bj、 Cj ─ 模具基準(zhǔn)件尺寸(mm) Amax、 Bmin 、Cmin─ 工件極限尺寸(mm) △ ─工件公差(mm) X ─磨損系數(shù) ① 查表1—22[5]線性尺寸公差： 46+0.5-0.1mm 17±0.1mm 36.5±0.1mm 16.5±0.1mm 16±0.1mm 11±0.1mm 11±0.1mm 9±0.1mm 14±0.1mm 24.5±0.1mm 查表1—63[5]得倒圓半徑尺寸的極限偏差： 2.5±0.1mm 4.5±0.1mm 查表19.1—10[6]得磨損系數(shù)x為0.75mm 和0.5mm 。 ②落料凹模的刃口尺寸計(jì)算如下： 第一類(lèi)尺寸：磨損后增大的尺寸 A1=(Amax-x△) 0+0.25△ =(17.1－0.2×0.75) 0+0.25×0.2 =16.950+0.05mm A2=(Amax-x△) 0+0.25△ =(36.6-0.2×0.75) 0+0.25×0.2 =36.450+0.05mm A3=(Amax-x△) 0+0.25△ =(9.1-0.75×0.2) 0+0.25×0.2 =8.950+0.05mm A4=(Amax-x△) 0+0.25△ =（24.6－0.75×0.2）0+0.25×0.2 =24.450+0.05mm A5=(Amax-x△) 0+0.125△ =（46.5－0.6×0.5）0+0.25×0.6 =46.20+015mm 第二類(lèi)尺寸：凹模磨損后會(huì)減小的尺寸 B1=(Bmin+x△)0-0.25△ =(15.9+0.75×0.2) 0-0.25×0.2 =16.050-0.05mm B2=(Bmin+x△)0-0.25△ =(2.4+0.75×0.2) 0-0.25×0.2 =2.550-0.05mm B3=(Bmin+x△)0-0.25△ =(4.4+0.75×0.2) 0-0.25×0.2 =4.550-0.05mm 第三類(lèi)尺寸: 凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 C1=(Cmin+0.5△)±0.125△ =(16.4+1/2×0.2) ±0.125×0.2 =16.5±0.025 C2=(Cmin+0.5△)±0.125△ =(10.9+1/2×0.2) ±0.125×0.2 =11±0.025 C1=(Cmin+0.5△)±0.125△ =(10.9+1/2×0.2) ±0.125×0.2 =11±0.025 C1=(Cmin+0.5△)±0.125△ =(13.9+1/2×0.2) ±0.125×0.2 =14±0.025 ③凸模的刃口尺寸 由于落料凸凹模采用的是配作法。所以，落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是16.95mm、36.45mm、8.95mm、24.45mm、46.2mm、16.05mm、16.5mm、11mm、11mm、14mm、2.5mm、4.5mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin。查表[6]得Zmin=0mm。 ③凸模、 凹模的刃口尺寸簡(jiǎn)圖分別見(jiàn)圖4、5： 圖4 凹模刃口尺寸 圖5 凸模刃口尺寸 5 計(jì)算各主要零部件的尺寸 5.1 凹模厚度 按式2.19[7]其中b=46.5mm k按表2.24[7]查得k=0.35 故： H=kb=46.50.35=16.275mm 凹模的厚度應(yīng)適當(dāng)增加故取H=20mm 按式（2-20）[7]凹模壁厚C=（1.5～2）H=40mm 5.2 凸模固定板厚度 H1=0.7H=200.7=14近似數(shù)取H1=20mm 5.3 墊板的采用與厚度 是否采用墊板以承壓面較小的凸模進(jìn)行計(jì)算，凸模承壓面的尺寸按式（2—10）[7]其承壓應(yīng)力： σ = F/A = 25399.9/1096.9623 ≈ 23 Mpa 查表2—39[7]得鑄鐵模板的[σp]為90～140 Mpa 故 σ ＜ [σp] 因此不須采用墊板。 5.4 彈壓卸料板 由表7—8[8]彈壓卸料板厚度H=8mm.由表7—9[8]查得卸料板孔與凸模的單邊間隙c 值: Z1/2=0.10 5.5 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 卸料橡膠的設(shè)計(jì)見(jiàn)表三，選用4塊橡膠的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表三 卸料橡膠的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程 h工 h工=h1+t+h2 3.8mm h1為凸模凹進(jìn)卸料板的高度1mm， h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm 橡膠工作行程H工 H工= h工+h修 8.8mm h修為凸模修模量，取5mm 橡膠的自由高度H自由 H自由=4 H工 35.2mm 取H工為H自由的25% 橡膠的預(yù)壓縮量 H預(yù) H預(yù)=15% H自由 5.28mm 一般H預(yù)=（10%~15%）H自由 每個(gè)橡膠承受的載荷F1 F1=F卸/4 204.85N 選用4個(gè)圓筒形橡膠 橡膠的外徑D D= 26mm D為圓筒形橡膠的內(nèi)徑， 取d=12.5mm: P=0.5Mpa 校核橡膠自由高度H自由 0.5≤H自由/D≤1.5 滿(mǎn)足 橡膠的安裝高度 H安 H安= H自由- H預(yù) 29.92mm 聚氨酯橡膠：表8—47[8]聚氨酯橡膠尺寸也可選標(biāo)準(zhǔn)件：D=45㎜ d=12.5㎜ H=40㎜ 由表8—50[7]查得內(nèi)孔d與相應(yīng)的卸料螺釘尺寸d=12.5 配用螺釘d=12（GB2867.9—81） 注螺釘長(zhǎng)度L需視模具結(jié)構(gòu)要求而定 6 模具總體設(shè)計(jì) 6.1 模具類(lèi)型的選擇 根據(jù)上述分析，本零件的沖壓只有落料工序，采用單工序沖壓，所以模具類(lèi)型為單工序模。 6.2 定位方式的選擇 因?yàn)槟＞卟捎檬菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷(xiāo)，無(wú)側(cè)壓裝置，控制條料的送進(jìn)步距采用固定擋料銷(xiāo)定距。 6.3 卸料方式的選擇 因工件的厚度為0.8mm相對(duì)較薄,卸料力也比較小,故可采用彈性卸料。 6.4 導(dǎo)向方式的選擇 為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)試,選用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。為了便于工人的操作提高生產(chǎn)率,該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 7 主要零部件設(shè)計(jì) 7.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1.1 凸模的設(shè)計(jì) 結(jié)合工件外形并考慮加工，對(duì)于采用線切割和成形磨削的非圓形凸模，則制成沒(méi)有臺(tái)階的等斷面的形式，將凸模設(shè)計(jì)成直通式（見(jiàn)圖6），凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸?？傞L(zhǎng)度L用下列公式計(jì)算： L=h1+h2+h3+h =54㎜ 式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm h1—凸模固定板高度，mm h2—卸料板高度，mm h3—導(dǎo)尺高度，mm h—附加高度，一般取15～20mm 圖6 凸模 7.1.2 凹模的設(shè)計(jì) 凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模在模架的位置時(shí)，要計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合，其輪廓尺寸按下計(jì)算。 按式2.19[7] 其中b=46.5mm k按表2.24[7]查得k=0.35故 H=kb=46.50.35=6.275mm 凹模的厚度應(yīng)適當(dāng)增加故取H=20mm 按式（2-20）[7]凹模壁厚C=（1.5～2）H=40mm 根據(jù)工件尺寸即可估算凹模的外形尺寸： 凹模長(zhǎng)度：L=l+2c=46+2×40=126 mm (送料方向) 凹模寬度：B=b+2c=36.5+2×40=116.5 mm 查表3—71[10]標(biāo)準(zhǔn)凹模輪廓尺寸為：160 mm×125 mm×20 mm 由于凹模厚度為20 mm，查表2—46 [10] 和2—47[11]查得螺孔選用4×M6的螺釘固定在下模座，螺孔到凹模外緣的最小距離查表 2—44[11] a=10mm 。螺孔到銷(xiāo)孔的距離一般取 b≥2d ， b=12mm。 長(zhǎng)度寬度為160mm125mm結(jié)構(gòu)圖如圖7 圖7 凹模 7.2 定位零件的設(shè)計(jì)與選用 7.2.1 擋料銷(xiāo)的選用 （1） 由上述可知，該模具采用的是固定擋料銷(xiāo)。查文獻(xiàn)[12]固定擋料銷(xiāo)選用：A10 JB/7649.10。 （2） 導(dǎo)料銷(xiāo)的選用： 查文獻(xiàn)[12]導(dǎo)料銷(xiāo)選用：GB 117—86 D8×30 7.2.2 卸料零件的選用 （1） 卸料板選用： 卸料板的 周邊尺寸與凹模的周邊尺寸相同，厚度為8 mm ，即160 mm×125 mm×8 mm ，卸料板采用45 鋼，淬火硬度為40～45 HRC （2）卸料螺釘?shù)倪x用： 查文獻(xiàn)[12]選用圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘：M10×80 JB/T 7650.6—94 7.3 導(dǎo)向零件的選用 該沖裁件的形狀較為復(fù)雜，尺寸較大 。若采用導(dǎo)板導(dǎo)向裝置，則導(dǎo)板孔加工困難。為了避免熱處理變形，時(shí)常不進(jìn)行熱處理。所以，其耐磨性差，實(shí)際上很難達(dá)到和保持穩(wěn)定的導(dǎo)向精度。因此，生產(chǎn)中廣泛地采用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。由于該沖裁件為一般的沖壓加工，采用滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套能夠保障導(dǎo)向精度，即該模具采用滑動(dòng)導(dǎo)柱導(dǎo)套形式。 查文獻(xiàn)[12] 導(dǎo)柱選用：A25 h5×130 GB/T2861.1 查文獻(xiàn)[12] 導(dǎo)套選用：A25 H6×85×33 GB/T2861.6 7.4 固定零件的選用 查文獻(xiàn)[12] 固定板選用：160×125×20 JB/T 7643.2 螺釘選用： M6×50 GB/T 70 銷(xiāo)釘選用： D4×30 GB119 7.5 模架的選用 該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模具架，以凹模固界為依據(jù)。選擇模架規(guī)格。 凹模固界：L=160 B=125 上模座（GB/T2855.5） 160×125×35 下模座（GB/T2855.6） 160×125×40 導(dǎo)柱（GB/T.2861.1） d/mm×l/mm d/mm×l/mm mm×130mm 28mm×130mm 導(dǎo)套（GB/T2861.6） 導(dǎo)套d/mm×l/mm×D/mm 分別為25×85×33， 28×85×33 上模座厚度H上模取35mm，固定板厚度取20mm，下模座厚度取40mm，那么該模具的閉合高度 H閉=H上+L+H+H下-h2=35+54+20+40-2=147mm 式中：L—凸模長(zhǎng)度 l=54mm H—凹模厚度，H=20mm h2—凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度h2=2mm. 可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-10 的最大裝模高度( 180mm ),可以使用. 7.6 模柄的選用 查文獻(xiàn)[12] 模柄選用：A25×70 JB/T 7646.1 8 模具總裝圖 8.1 模具總裝圖 圖 8 裝配圖 由以上設(shè)計(jì)，可得到模具的總裝圖，其工作過(guò)程是：上模部分通過(guò)模柄安裝在壓力機(jī)滑塊上,下模部分通過(guò)螺栓壓板安裝在壓力機(jī)工作臺(tái)面上。導(dǎo)料銷(xiāo)和擋料銷(xiāo)固定在凹模上,條料沿導(dǎo)料銷(xiāo)送進(jìn),由定位裝置控制其送進(jìn)步距。壓力機(jī)行程一次沖壓一次；沖裁完畢,壓力機(jī)滑塊回程,帶動(dòng)上模部分上行,卡在凸模外的料由卸料板卸下；卡在凹模內(nèi)的制件由推件裝置卸出 ,完成一次沖壓。 8.2 沖壓設(shè)備的確定 通過(guò)校核，選擇開(kāi)式可傾壓力機(jī)J23—10能滿(mǎn)足使用要求。 公稱(chēng)壓力：100KN 滑塊行程：45㎜ 最大閉合高度：180㎜ 連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：35㎜ 工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：240mm×370mm 墊板厚度尺寸：50㎜ 模柄孔尺寸：30×50 最大傾斜角度：30° 35 9 結(jié) 束 語(yǔ) 云母片屬于典型的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)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(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。 由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。 云母片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)不大適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。 云母片落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。  參 考 文 獻(xiàn) [1] 肖祥芷、王孝培主編. 中國(guó)模具工程大典第4卷. 北京:電子工業(yè)出版社,2007.3 [2] 劉建超、張寶忠主編. 沖壓模具設(shè)計(jì)與制造. 北京:高等教育出版社,2004.6 [3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)、中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典編委會(huì). 中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典. 南昌: 江西科學(xué)技術(shù)出版社,2003.1 [4] 《最新機(jī)械產(chǎn)品目錄》編寫(xiě)組編. 最新機(jī)械產(chǎn)品目錄. 北京:兵器工業(yè)出版社,1994.9 [5] 李柱主編. 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ). 北京:計(jì)量出版社出版,1984.10 [6] 陳錫棟、周小玉主編. 實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.7 [7] 王芳主編. 冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.10 [8] 高軍、李熹平、修大鵬等編著. 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件選用與設(shè)計(jì)指南. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.7 [9] 楊玉英主編. 實(shí)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.7 [10] 郝濱海編著. 沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.11 [11] 王孝培主編. 沖壓手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.10 [12] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社、全國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編. 中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1998.12