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手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)與制造 摘要] 沖壓模具（簡(jiǎn)稱沖模）是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備，其設(shè)計(jì)的是否合理對(duì)沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等影響很大。因此，研究沖壓模具的結(jié)構(gòu)，提高沖壓模具的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)和沖壓技術(shù)發(fā)展是十分必要的。 本文介紹了手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)、制造及裝配過程，包括零件的工藝分析、工藝方案的確定、沖壓工藝的相關(guān)計(jì)算、模具類型及結(jié)構(gòu)的確定、模具材料的選擇、主要零部件的設(shè)計(jì)、主要零部件的制造及模具的裝配?？紤]材料利用率問題，根據(jù)沖裁件的一頭大一頭小的形狀特點(diǎn)采用雙面沖裁，以保證經(jīng)濟(jì)效益。為保證模具的精度，文中提出了一系列的加工要求，以及在裝配過程中應(yīng)注意的問題。 [關(guān)鍵詞] 手柄 沖孔、落料級(jí)進(jìn)模 設(shè)計(jì)與制造 目 錄 一、前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 二、零件的工藝性分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2 三、工藝方案的確定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 四、沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 　?。ㄒ唬┡艠訄D設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 　?。ǘ┎冒逶O(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4 　?。ㄈ┬读狭τ?jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 　　（四）沖裁力計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 　?。ㄎ澹┛倝毫τ?jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 　　（六）模具壓力中心計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 　?。ㄆ撸椥韵鹉z板計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 　　（八）凸、凹模刃口尺寸計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 五、模具類型及結(jié)構(gòu)的確定- - - - - - - - - - - - - - - - - 9 六、模具材料的選用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 七、主要零部件的設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - -10 　?。ㄒ唬┌寄ＴO(shè)計(jì) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 　　（二）凸模設(shè)計(jì) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 　?。ㄈ┬读习宓脑O(shè)計(jì) -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 　?。ㄋ模?dǎo)尺的設(shè)計(jì) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 　　（五）始用擋料裝置– - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 　?。┩鼓９潭ò宓脑O(shè)計(jì)--–- - - - - - - - - - - - - - - - - -15 　?。ㄆ撸┠＜艿拇_定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 八、主要零部件的制造 - - - - - - - - - - - - - - - - -15 （一）凹模- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -15 （二）凸模- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 九、模具裝配 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 十、沖壓模具合理使用與維護(hù) - - - - - - - - - - - - - - 19 十、總結(jié)評(píng)價(jià) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 十一、致謝 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 十二、參考文獻(xiàn) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 十三、附錄 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22 一、前言 模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。在汽車、電機(jī)、儀表、電器、電子、通信、家電和輕工等行業(yè)中，60%~80%的零件都要依靠模具成形，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的要求越來越迫切。精度要求越來越高，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品的制造水平的重要標(biāo)志。 目前，國內(nèi)模具工業(yè)發(fā)展很快，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。我國模具工業(yè)作為一個(gè)獨(dú)立的新型的工業(yè)，正處于飛速發(fā)展階段，已成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一，其發(fā)展前景十分廣闊。據(jù)預(yù)測(cè)，未來我國將成為世界的制造中心，這更加給模具工業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇和空間。但由于我國模具工業(yè)起步較晚，底子薄“九五”期間雖有較快發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比，差距還相當(dāng)大。許多模具還需要進(jìn)口，模具制造高級(jí) 人才也供不應(yīng)求。為進(jìn)一步加快我國模具工業(yè)的發(fā)展，基本任務(wù)之一就是加快人才的培養(yǎng)，普及先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)，培養(yǎng)模具專業(yè)的高級(jí)人才。 為滿足模具制造業(yè)對(duì)技術(shù)工人的需求，很多職業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)校都開設(shè)了模具制造相關(guān)專業(yè)，而目前我國模具制造工還沒有成為獨(dú)立的專業(yè)工種，還沒有統(tǒng)一的模具制造專業(yè)教學(xué)大綱和教材，也沒有統(tǒng)一的技能鑒定標(biāo)準(zhǔn)，各學(xué)校和企業(yè)都只能在摸索中自行組織安排，這種狀況顯然不利于該專業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)的規(guī)范性。 三百六十行，各行各業(yè)對(duì)從業(yè)人員都有自己特有的職業(yè)技能要求。從業(yè)人員必須熟練掌握本行業(yè)、本崗位的職業(yè)技能，具備一定的包括職業(yè)技能在內(nèi)的職業(yè)素質(zhì)，才能勝任工作，把工作做好，為社會(huì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)自己的人生價(jià)值，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，我設(shè)計(jì)的產(chǎn)品零件是一個(gè)手柄。該產(chǎn)品采用級(jí)進(jìn)模加工成型。經(jīng)過本人的努力，查閱了大量資料，加上指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，完成了此副模具的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中難免有些不足之處，懇請(qǐng)各位專家和老師加以批評(píng)指正。 二、零件的工藝性分析 工件名稱：手柄 生產(chǎn)批量：小批量 材料：Q235-A：料厚1.2mm 工件簡(jiǎn)圖：如圖1所示 沖裁工件的工藝性，是指沖裁工件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，既沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁工件的工藝性對(duì)沖裁工件的質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設(shè)備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對(duì)沖裁工件的工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應(yīng)能夠滿足材料省、工序少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、模具較易加工。 此工件只有沖孔和落料兩個(gè)工序，將外形視為落料，則需要沖的孔有2個(gè)，大端沖一個(gè)ф8mm的孔，小端沖一個(gè)ф5mm的孔。 三、工藝方案的確定 擬定工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔的單工序沖裁； 方案二：沖孔、落料的一次復(fù)合沖裁； 方案三：沖孔、落料級(jí)進(jìn)沖裁。采用方案一：生產(chǎn)率低工件尺寸誤差大；采用方案二：模具制造難度較大，并且沖壓后成品件留在模具具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度。采用方案三：生產(chǎn)率高，工件夾帶可提高工件尺寸精度、操作安全。相比較：故采用方案三加工此模具。因?yàn)榇斯ぜ庸ぞ炔皇呛芨?，所以在制造過程中采用普通精度的沖床加工就能夠保證制件精度。沖壓設(shè)備的選擇是根據(jù)沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量大小、沖壓件的幾何形狀、尺寸及精度要求等因素開確定的。因?yàn)槭切∨可a(chǎn)，沖壓件的精度不高，所以采用普通沖床加工就可以了。 四、沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì) （一）排樣圖設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)多工位級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，單向排列時(shí)材料利用率低。按圖2所示的排樣方法，可顯著提高材料利用率。但由于凸模和凹模都要制成兩套，從而增加模具成本，所以設(shè)計(jì)成隔位沖壓，條料完成沖壓以后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn)180°，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。 （二）裁板設(shè)計(jì) 搭邊值的確定：搭邊是指沖裁件是制件之間，制件與條（板）斜邊緣之間的余料。搭邊的作用是：補(bǔ)償定位誤差，保證沖出合格的制件，保持條料具有一定的剛性，便于送料；保護(hù)模具，以免模具過早地磨損而報(bào)廢。 搭邊值的大小取決于制件的形狀、材質(zhì)、料厚及板料的下料方法，搭邊值大小影響材料的利用率，經(jīng)查表得出搭邊值為1.4和2.2mm，但考慮到此模具要雙向沖裁，如果搭邊值太小，很可能導(dǎo)致條料彎曲變形，所以取2.5和3.5mm為宜，根據(jù)排樣圖，L取127mm。送料間隙C =1.0~1.5mm,這里取1mm。 a=2.5mm b=3.5mm c=1mm L=127mm 條料寬度：B=（L+2b+c） =（127mm+2×3.5mm+1）=135mm 板料規(guī)格：1500mm×1000mm×1.2mm 剪切條料尺寸：135mm×1000mm 條料數(shù)n1=1500/135=11條 每條個(gè)數(shù)n2=1000/26.5=37個(gè) 每板個(gè)數(shù)n3=11×37=407個(gè) 沖片面積：S=3.14×82/2+3.14×62/2+16×95+8×95=2782.4mm2 條料利用率：η1=37×2782.4/135×1000×100%=76% 板料利用率：η2=37×2782.4/1000×100%=75% 此工件的尺寸在級(jí)進(jìn)模中是較大的，只有2個(gè)工位，又是小批量生產(chǎn)，因此采用擋料銷定位。送料時(shí)廢料孔與擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上ф5mm和ф8mm孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。因?yàn)檫@是一副級(jí)進(jìn)模，所以操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在擋料銷上，并向前推緊。沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷再作精度定距。擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何時(shí)位置向前偏移0.2mm，沖壓過程中精度定位元件完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約0.2mm，而完成精確定距，用這種方法定距精度可達(dá)到0.02mm。 （三）卸料力計(jì)算 查表得K卸=0.05 F卸=K卸F0=0.05×117834.2=5892N （四）沖裁力的計(jì)算 沖裁力用公式F0=ltτ計(jì)算，查表得取材料抗剪強(qiáng)度τ=320MPa，板料厚t=1.2mm，L值為2個(gè)孔的總周長(zhǎng)與工件外輪廓線周長(zhǎng)之和，即L=306.86mm。 則沖裁力為：F0=ltτ=306.86mm×1.2mm×320MPa=117834.2N=118KN。 （五）總壓力計(jì)算 F總=F+F卸=117834+5892=123736N=124KN 確定壓力機(jī)的規(guī)格時(shí)應(yīng)遵循如下原則： （1）壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力必須大于沖壓工序所需壓力，當(dāng)沖壓行程較長(zhǎng)時(shí)，還應(yīng)注意在全部工作行程上，壓力機(jī)許可壓力曲線應(yīng)高于沖壓變形力曲線。 （2）機(jī)床滑塊行程應(yīng)滿足制件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓工序完成后能順利地從模具取出來。 （3）壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。 （4）壓力機(jī)的閉合高度、工作臺(tái)面尺寸、滑塊尺寸、模柄孔尺寸等都能滿足模具的正確安裝要求。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果以及上述原則，查表得J23-16可傾式壓力機(jī)最大封閉高度220、封閉高度調(diào)節(jié)量60、模柄孔尺寸直徑40　深度60工作臺(tái)尺寸450×300，符合使用要求。 （六）模具壓力中心計(jì)算 沖裁模壓力中心就是沖裁合力作用點(diǎn)，沖壓時(shí)模具的壓力中心一定要與沖床滑塊中心重合，避免產(chǎn)生偏彎矩。 減少模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損；保證沖裁工作間隙的穩(wěn)定性，防止刃口局部迅速變鈍，提高沖裁件的質(zhì)量和模具的作用壽命，合理布置凹模型孔的位置，因此設(shè)計(jì)模具時(shí)，要使模具的壓力中心通過模柄的軸線，從而保證模具壓力中心和沖床滑塊中心重合。 計(jì)算壓力中心時(shí)，應(yīng)首先畫出凹模型口圖，如圖—3所示，在圖中將X、Oy坐標(biāo)建立在圖示的對(duì)稱中心線上，在圖中將沖裁線按幾何圖形分成L1~L6共6組線段，每組線段都要計(jì)算出線段總長(zhǎng)度力的作用點(diǎn)到力軸的距離及到y(tǒng)軸的距離，L1是半圓弧其力在X方向的作用點(diǎn)可以有關(guān)手冊(cè)中查出，位于距圓心2R/п處，L4也是半圓弧，計(jì)算方法同上：L2、L3是直線，力的作用點(diǎn)位于直線中間，L6是ф8mm的圓，力的作用點(diǎn)位于ф8mm的中心，根據(jù)公式計(jì)算： 計(jì)算壓力中心數(shù)據(jù)表 (mm) 編號(hào) 沖裁線長(zhǎng)度L 力中心到y(tǒng)軸距離x 力中心到x軸距離y L1 25.12 -52.59 26.5 L2 95.34 0 38.5 L3 95.34 0 14.5 L4 50.24 57.856 26.5 L5 15.7 -47.5 -26.5 L6 25.12 47.5 -26.5 將表中的數(shù)據(jù)代入下式計(jì)算， Xc=L1X1+L2X2+……L6X6/ L1+ L2+……+L6=19.45mm yc= L1y1+L2y2+……L6y6/ L1+ L2+……+L6=6.60mm 壓力中心是圖—3所注的C點(diǎn)。 沖裁間隙所選工件材料為低碳鋼，?、笮徒孛?，查表得出Z/2t=9%其中Z為間隙值，t為板料厚度，則單面間隙為： Z/2=0.09t=0.09×1.2mm=0.108mm。 （七）彈性橡膠板計(jì)算 本模具中橡膠板的工件行程由以下幾個(gè)部分組成：凸模修磨量5mm，凸模凹進(jìn)卸料板1mm，工作厚度1.2mm，凸模沖裁后進(jìn)入凹模2mm，以上四項(xiàng)長(zhǎng)度之和就是橡膠板的工作行程S2作：即 S2作=（5+1+1.2+2）mm=9.2mm 取壓縮量為自由高度的0.25，則橡膠板的自由高度為： H自由=S工作/0.25=9.2mm/0.25=36.8mm 預(yù)壓縮量取15%，查表得P=0.5MPa，此時(shí)橡膠板應(yīng)具有足夠的即料力，其卸料力的大小根據(jù)公式F=AP（N），計(jì)算橡膠板所需的面積，則： A=F/P=5891.7N/0.5=11783mm2=117.83cm2 結(jié)合模具實(shí)際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成四塊安裝，橡膠板高度H自由與直徑D之此需要滿足下式： 0.5≤H自由/D≤1.5 （八）凸凹模刃口尺寸計(jì)算 根據(jù)沖裁特點(diǎn)，落下來的料和沖出的孔都是帶有錐度的，過落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，，即沖裁件的尺寸是以測(cè)量光亮帶尺寸為基準(zhǔn)的，沖裁時(shí)凸、凹模將與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，從而導(dǎo)致凸、凹模間隙愈用愈大。 1、凸凹模間隙 已知工件材料為Q235，材料厚度t=1.2mm, 查表得 Zmax=0.16 mm， Zmin=0.13mm 2、沖孔 沖孔時(shí)，沖孔件尺寸決定于凸模尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。為增加模具使用奏，應(yīng)加上一個(gè)備磨量X△按自由公差I(lǐng)T14級(jí)，查出ф5mm孔△=0.3mm，ф8mm孔△=0.36mm，ф16mm孔△=0.43mm，ф32mm孔△=0.62mm，磨損系數(shù)×查表取X=0.5，凸凹模制造公差δd=0.6（Zmax-Zmin）=0.6×0.03=0.018mm，δP=0.4（Zmax-Zmin）=0.4×0.03=0.012mm ф5mm孔d凸=(dmin+ X△) - δp =(5+0.5×0.3) - δp =5.15+0.012 mm d凹=(d凸+Zmin) +δd =(5.15+0.13) +δd=5.28-0.018 mm ф8mm孔d凸=(8+0.5×0.36) –0.018 =8.18-0.018 mm d凹=(8.18+0.13) +0.012=8.31+0.012 mm 3、落料 落料時(shí)，落料件尺寸取決于凹模尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來獲得，所以應(yīng)減去一個(gè)備磨量X△ ф16mm孔D凹=(D- X△)+ δd=(16-0.5×0.43)+ δd=15.785+0.012 mm D凸=(D凹-Zmax)- δp=(15.785-0.13) - δp =15.655-0.018 mm ф32mm孔D凹=(32-0.5×0.62)+ δd=31.69+0.012 mm D凸=(31.69-0.13) – δd=31.56-0.018 mm 五、模具類型及結(jié)構(gòu)的確定 模具總體結(jié)構(gòu)如圖4所示：由于凸、凹模間隙比較大，所以模具采用滑動(dòng)中間導(dǎo)柱模架。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模固定板、凸模及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料以橡膠為彈性元件。上模部分共有3個(gè)凸模，下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板和擋料裝置等組成。沖孔廢料的成品件均由漏料孔漏出。 六、模具材料的選用 模具材料是模具的制造基礎(chǔ)，合理選擇模具材料，正確實(shí)施模具熱處理工藝是保證模具壽命，提高模具質(zhì)量和使用效能的關(guān)鍵。冷沖模是在常溫下對(duì)材料進(jìn)行壓力加工或其他加工所使用的模具。在使用中受到壓縮、拉深、彎曲、沖擊、摩擦等機(jī)械力的作用。正常失效形式是磨損，脆斷、彎曲、啃傷等，因此要求冷沖模具在相應(yīng)的熱處理后，具有較高的變形抗力、斷裂抗力、耐磨損、抗疲勞等能力，以保證模具的精度和壽命。 1、選擇材料的一般原則 （1） 要有足夠的使用性能 （2） 良好的工藝性能。 （3） 合理的經(jīng)濟(jì)性能。 2、選擇模具材料應(yīng)考慮的因素 （1） 模具的工作條件：如模具的受力狀態(tài)，工作溫度，腐蝕性等。 （2） 模具的工作性質(zhì)。 （3） 模具結(jié)構(gòu)因素：如模具的大小，形狀，各部件的作用，使用性質(zhì) 等。 （4） 模具的加工手段。 （5） 熱處理要求 主要零件材料表 序號(hào) 名 稱 材 料 備 注 1 凸模固定板 45鋼 熱處理HRC40～45 2 凸凹模 Gr12 熱處理HRC58～62 3 卸料板 45鋼 淬火硬度HRC40～45 4 始用擋料裝置 45鋼 5 導(dǎo)料板 45鋼 熱處理HRC40～45 七、主要零部件的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)主要零部件時(shí)，首先要考慮主要零部件用什么方法加工制造及總體裝配的方法，結(jié)合模具的特點(diǎn)，本模具適宜采用線切割機(jī)床加工凸模固定板、卸料板、凹模以及外形凸模。這種方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡(jiǎn)化，下面分別介紹各個(gè)零件的設(shè)計(jì)方法： （一）凹模設(shè)計(jì) 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，刃口部分深度h，根據(jù)材料厚度1.2mm，h一般取5~10mm，這里取8mm。落料部分可采用電火花成型加工機(jī)床進(jìn)行擴(kuò)孔加工。安排凹模在模架上位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力與模柄中心重合，查表得出凹模壁厚45mm。如圖5所示：凹模厚度：H=kb1（不小于8mm ） K—系數(shù)查表取K=0.2 b1根據(jù)排樣圖取127mm H=kb1=0.2×127mm=25.4mm 凹模長(zhǎng)度：L=L1+2L1 L1取81.5mm, l1取45mm L=81.5mm+2×45mm=171.5mm 凹模寬度B=b1+(2.5~4.0)×H1取3 B=b1+3H=127+3×25.4=203.2mm 查GB/T7643.1~1994得凹模標(biāo)準(zhǔn)件尺寸200mm×200mm×25mm材料選取Cr12，熱處理58~62HRC。 （二）凸模設(shè)計(jì) 外形凸模用線切割機(jī)床加工成直通凸模，用2個(gè)M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。外形凸模的高度是凸模固定板、卸料板、橡膠板的總和減去凸模凹入卸料板的1mm。外形凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，分別借用工件上ф5mm和ф8mm兩個(gè)孔作導(dǎo)正銷，導(dǎo)正銷尺寸如圖所示：導(dǎo)頭的直線部分應(yīng)為（0.5~0.8）t，取0.8mm，導(dǎo)正銷伸入定位孔時(shí)，板料應(yīng)處于自由狀態(tài)。在手工送料時(shí)，板料已由擋料銷粗定位，導(dǎo)正銷將工件導(dǎo)正的過程是將板料向后拉回約0.2mm，一般凸模應(yīng)進(jìn)入卸料報(bào)0.8~2.5mm，此值定為1mm，必須在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，所以導(dǎo)正銷直線部分的長(zhǎng)度為0.8mm+1mm=1.8mm。導(dǎo)正銷可采用標(biāo)準(zhǔn)件，標(biāo)準(zhǔn)件可查JB/T 7648.5—1994 根據(jù)制件的形狀，把外形凸模設(shè)計(jì)成直通式凸模，如圖6所示。 在外形凸模的底部鉆孔安裝導(dǎo)正銷，采用H7/r6的配合，為防止脫落，在凸模上打橫向孔，用銷釘固定導(dǎo)正銷。 ф5mm的圓形凸模，采用尾部帶臺(tái)階的固定方法，尾部臺(tái)階直徑為ф6.5mm，與固定板接角的中部直徑為ф6mm，因其直徑較小，易損壞，故按常拆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與固定板接觸部分為ф10mm，尾部沒有臺(tái)階，用M5的螺釘固定在墊片上，其與固定板配合采用H7/m6。 （三）卸料板的設(shè)計(jì) 彈性卸料板應(yīng)對(duì)小凸模具有保護(hù)作用，故凸模下卸料板的間隙的選擇應(yīng)小一點(diǎn)，使用外形凸模對(duì)卸料板起導(dǎo)向作用。級(jí)進(jìn)模中卸料板與凸模的間隙查表得出，選0.025mm。如圖7所示：其外形尺寸與凹模邊界尺寸相同，200mm×200mm。根據(jù)公式：H=h1-t+kt+h2+h3 K—系數(shù)，t=1.2mm,所以K取0.1 H—導(dǎo)尺厚度12mm h=12-1.2+0.1×1.2+8=11mm 卸料板總厚度為25m，卸料板與凸模的間隙已在凸模設(shè)計(jì)中確定，卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10，長(zhǎng)緊后，應(yīng)使卸料板超出凸模1mm，有誤差時(shí)通過左螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。 卸料板工作時(shí)，進(jìn)入導(dǎo)尺壓緊條料，卸料板在導(dǎo)尺的位置留出臺(tái)階， 在凹模上沒有條料的情況下，卸料板的下平面與導(dǎo)尺的上表面之間 保留0.5mm的間隙，卸料板水平方向與兩導(dǎo)尺之間的雙邊間隙為0.5mm，橡膠板厚度不可低于要求的尺寸，超出要求尺寸的應(yīng)考慮到每加厚1mm，就將增加工作載荷1000N橡膠板分為四塊，每個(gè)卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔ф11mm，四塊橡膠板的厚度務(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，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC。卸料螺釘?shù)奈膊吭谏夏Ｗ呐_(tái)階孔中定位，卸料螺釘工作時(shí)的行程為4.2mm，上模座在螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。 （四）導(dǎo)尺的設(shè)計(jì) 導(dǎo)尺也稱為導(dǎo)料板，導(dǎo)尺工作的側(cè)壁設(shè)計(jì)成平直的，導(dǎo)尺的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，這樣就確定了導(dǎo)尺的寬度，條料寬度是135mm，凹模寬度是200mm，導(dǎo)尺與條料之間的間隙一般為0.03mm~0.2mm，這里選0.2mm則導(dǎo)尺寬度為（200mm-135mm-0.2mm）/ 2=32.4mm。導(dǎo)尺厚度 查表取為8mm，但考慮到始用擋料裝置的安裝，這里加厚到12mm。 如圖8所示，導(dǎo)尺用螺釘和螺釘固定在凹模上，導(dǎo)尺采用45鋼制作，熱處理硬度為40-45HRC，導(dǎo)尺的進(jìn)料端安裝承料板，外形尺寸60mm×200mm×6mm，厚度為8mm，用四個(gè)螺釘?shù)跹b在導(dǎo)尺上。導(dǎo)尺長(zhǎng)度為凹模長(zhǎng)度與承料板長(zhǎng)度之和，為260mm，入口設(shè)計(jì)成15o的斜角。 　?。ㄎ澹┦加脫趿涎b置 如圖9所示，始用擋料裝置由螺塞、支撐座、彈簧和頂桿四部分組成。支撐座用2個(gè)M6螺釘固定在導(dǎo)尺上，支撐座材料選用45鋼，頂桿選用T10A。 （六）凸模固定板的設(shè)計(jì) 凸模固定板的外形尺寸與凹模一致，為200mm×200mm，凸?？卓刹捎镁€切割機(jī)床加工，兩個(gè)圓柱凸模的沉孔可用普通機(jī)床，裝上鏜刀進(jìn)形鏜孔。固定板用螺釘?shù)踉谏夏Ｗ?，材料采?5鋼，熱處理HRC40~45。 （七）、模架的選用 根據(jù)模具類型和卸料、出料形式選擇典型組合形式，采用中間導(dǎo)柱 模架，依據(jù)凹模尺寸確定 上模座GB/T2855.9~1990 下模座GB/T2855.10~1990 導(dǎo) 柱GB/T2861.1~1990 導(dǎo) 套GB/T2861.6~1990 八、主要零部件的制造 （一）凹模 凹模總體的制造工藝過程為：鍛造——熱處理（退火）——機(jī)械加工——熱處理（淬火+回火）——線切割——熱處理（回火）。 凹模采用Cr12鋼。由于Cr12型高碳高鉻冷作模具剛結(jié)晶過程中析出的碳化物極其穩(wěn)定，以常規(guī)熱處理方法無法細(xì)化。在較大規(guī)格鋼材中殘留有明顯的帶狀或網(wǎng)狀碳化物，而且鋼材規(guī)格越大，碳化物不均勻度越嚴(yán)重。碳化物嚴(yán)重偏析，不僅易產(chǎn)生淬火變形及開裂，而且會(huì)使熱處理后的力學(xué)性能變壞，尤其是橫向性能下降更多，嚴(yán)重影響模具使用壽命。因此對(duì)Cr12鋼必須進(jìn)行鍛造以改善碳化物的不均勻性，保證模具的強(qiáng)度、韌性及使用壽命。 鍛造實(shí)際操作時(shí)一定要嚴(yán)格按照鍛造工藝規(guī)范，其關(guān)鍵在于毛坯加熱溫度及保溫時(shí)間。溫度低、時(shí)間短、透燒不足或變形抗力太大，會(huì)產(chǎn)生件內(nèi)裂或裂紋；而加熱溫度過高，會(huì)使毛坯過熱或過燒，導(dǎo)致鍛打碎裂而報(bào)廢；保溫時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大及表面嚴(yán)重脫碳。加熱時(shí)要先預(yù)熱，再逐漸升溫，注意工件放置的位置要適當(dāng)，且應(yīng)注意翻料，以使加熱均勻。 鍛打時(shí)堅(jiān)持多向墩拔，反復(fù)墩粗、拔長(zhǎng)，將網(wǎng)狀碳化物和共晶碳化物打碎，消除碳化物的不均勻性。鍛后應(yīng)注意暖冷并及時(shí)退火。 鍛后一般退火：加熱溫度為850~870℃，保溫4~5 h，爐冷至500℃以下出爐空冷，退火后硬度≤229HBS，組織為粒狀珠光體+碳化物。 鍛后進(jìn)行機(jī)械加工。這里的加工主要是對(duì)凹模外行尺寸及各螺紋孔的加工。外行可用刨床對(duì)其進(jìn)行粗加工，然后用磨床進(jìn)行半精加工。 在電火花線切割加工之前還應(yīng)進(jìn)行熱處理，即淬火和回火。淬火：加熱溫度為950~980℃，油冷，硬度≥60HRC?；鼗穑阂话慊鼗饻囟葹?80~200℃，這里為了防止電火花線切割裂紋和磨削裂紋，提高Cr12鋼模具的韌性，建議采取400℃回火?；鼗鸷笥捕葹?4~58HRC。電火花線切割加工，凹模加工是去除內(nèi)腔，所以線切割前須先打好鉬絲孔，鉬絲孔打在R8圓弧的中心O點(diǎn)，走絲路線如圖10中虛線所示。 手工編程采用3B格式，編制的程序見表—1。 表—1 凹模線切割程序 序號(hào) 線段 B x B y B J G Z 1 O1 B B B 7793 Gx L1 2 12 B 7793 B B 15586 Gy NR3 3 23 B 7793 B 94793 B 94793 Gy L2 4 34 B 7793 B B 15586 Gy NR1 5 41 B 7793 B 94793 B 94793 Gy L4 線切割結(jié)束后還要進(jìn)行回火熱處理，以消除加工產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力。 （二）凸模 凸模制造工藝與凹模差不多，只是電火花線切割加工部分不同。凸模走絲路線如圖—11虛線所示。凸模線切割程序見表—2。 表—2 凸模線切割程序 序號(hào) 線段 B x B y B J G Z 1 12 B B B 5000 Gx L3 2 23 B 7928 B B 15586 Gy NR1 3 34 B 7928 B 94928 B 94928 Gy L4 4 45 B 7928 B B 15536 Gy NR3 5 52 B 7928 B 94928 B 94928 Gy L2 九、模具裝配 模具是專用成型工具是專用技術(shù)產(chǎn)品，所以必須進(jìn)行專門設(shè)計(jì)與制造，而模具裝配卻是模具制造工藝過程的最后工藝階段，包括裝配，調(diào)整，檢驗(yàn)和試模等工藝。沖裁模是沖壓生產(chǎn)中不可缺少的工藝裝備，良好的模具結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工藝方案的可靠保證。沖壓零件的質(zhì)量好壞和精度高低，主要決定于沖裁模的質(zhì)量與精度。沖裁模的結(jié)構(gòu)是否合理，先進(jìn)，都直接影響到生產(chǎn)效率及沖裁模自身的使用壽命和操作的安全，方便性等。由于沖裁件形狀、尺寸、精度和生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件不同，沖裁模的結(jié)構(gòu)類型也不同。 此模具是一副級(jí)進(jìn)模，在送料方向上沒有多個(gè)沖壓定位，在不同工位上進(jìn)行連續(xù)的沖壓，壓力機(jī)每次行程完成一部分沖壓，通過連續(xù)的多次沖壓完成制件的沖壓加工。不緊可以進(jìn)行沖裁，還能進(jìn)行彎曲，拉深和成型等。級(jí)進(jìn)模對(duì)步距精度和定位精度要求比較高，裝配難度大，對(duì)零件的加工精度要求也比較高。此模具的裝配選取凹模為裝配基準(zhǔn)件，先完成下模部分的裝配，然后裝配上模部分。 級(jí)進(jìn)沖裁模裝配精度要點(diǎn)： （1）凹模上型孔的位置尺寸及步距，要求加工正確、裝配正確，否則沖壓制件很難達(dá)到規(guī)定要求。 （2）凹模型孔板、凹模固定板和卸料板，三者型孔位置尺寸必須一致，即裝配后各組型孔三者的中心線一致。 （3）凸、凹模沖裁間隙均勻一致。 現(xiàn)說明此模具的裝配過程 凹模板、導(dǎo)尺均是需要淬硬的零件，凹模板加工后，在線切割和淬硬以前，在模架的下模板上進(jìn)行裝配。在凹模上劃出各個(gè)形孔和圓孔的線，并根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)劃出壓力中心線，使壓力中心線與下模座的中心線對(duì)正。鉆、攻螺紋孔，將下模板、凹模板、導(dǎo)尺進(jìn)行裝配，校正導(dǎo)尺間距后，鉆、鉸、銷釘孔，將上述三板固定。鉆孔并安裝擋料銷，安裝承料板，然后將下模全部拆開，將凹模板和導(dǎo)尺熱處理淬硬，（凹模鉆穿絲孔）的進(jìn)行線切割加工。用平面磨床磨平后重新裝配。 固定在模板的上模部分，各凸模和凸模墊板都應(yīng)淬硬裝配時(shí)，將凸模壓力凸模固定板，在墊板上鉆孔，將外形凸模固定在墊板上，再與卸料板穿在一起，凸凹模間隙為0.108mm，在凹模型孔中墊0.1mm的硬紙片，以確定間隙。將已組裝為一體的凸模固定板、凸模、卸料板、墊板一同，并使凸模插入凹?？字?，將上模板通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套與下模板裝在一起，造過上模板鉆、攻螺孔，使上模板、墊板、凸模固定板固定。檢查無誤后，鉆鉸銷釘孔，打入銷釘，再鉆，攻螺孔，安裝卸料螺釘，上模全部拆開，將墊板淬硬磨平，安裝橡膠板，再次裝配上模，完成模具裝配。 十、沖壓模具合理使用與維護(hù) （1）模具使用前應(yīng)嚴(yán)格檢查，清除臟物。 （2）經(jīng)常檢修壓力機(jī)，保證壓力機(jī)精度。 （3）按安裝程序?qū)⒛＞甙惭b在壓力機(jī)上，無導(dǎo)向裝置的模具和導(dǎo)板模要仔細(xì)調(diào)整間隙。 （4）沖壓毛坯要清潔，并按要求均勻的涂好潤(rùn)滑劑。 （5）凸、凹模刃口磨損后應(yīng)及時(shí)刃磨，否則會(huì)加速刃口的磨損、降低沖壓件質(zhì)量和模具壽命。 （6）送料、出件事使用的工、夾具應(yīng)用軟金屬制成，以防意外損壞模具。 （7）搬運(yùn)模具要輕拿輕放，以免損壞模具的刃口及導(dǎo)向裝置。超過50kg的中、大型模具要設(shè)計(jì)起吊裝置以便搬運(yùn)。 （8）模具入庫存放前應(yīng)清除廢料及臟物，并在刃口部分涂抹潤(rùn)滑油防銹 十、總結(jié)評(píng)價(jià) 此模具是我人生中設(shè)計(jì)的第一副模具，雖然有很多知識(shí)都已經(jīng)學(xué)過，但沒有把所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中，由于思路的不成熟，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，有些地方設(shè)計(jì)不是很完善。在設(shè)計(jì)過程中，遇到了許多坎坷，但我從沒有氣餒，通過自己的不懈努力，老師的精心指導(dǎo)終于有了現(xiàn)在的結(jié)果。這副模具的優(yōu)點(diǎn)是材料的利用率較高，操作也方便、安全；缺點(diǎn)是初始定位裝置在整個(gè)沖裁過程中都對(duì)條料存在一定的壓力，對(duì)操作工的熟練程度有一定的要求。 十一、致謝 感謝父母的大力支持，感謝周文學(xué)老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)們的關(guān)心與幫助。他們的無私幫助使我能夠順利完成模具的設(shè)計(jì)和說明書的寫作，并使我從中學(xué)到了許多東西。這是我擁有的一筆巨大的財(cái)富，我將終身難忘。 十二、參考文獻(xiàn) 1 許發(fā)樾主編. 模具制造工藝與裝備. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 2 郭慶榮主編. 高級(jí)工具鉗工技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 3 陳劍鶴主編. 模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 機(jī)械工業(yè)出版社 4 王孝培主編. 沖壓手冊(cè)（修訂本）. 機(jī)械工業(yè)出版社 5 郝濱海主編. 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 6 肖祥芷、王孝培主編. 中國模具設(shè)計(jì)大典?第3卷?沖壓模具設(shè)計(jì). 江西科學(xué)技術(shù)出版社 7 孫風(fēng)勤主編. 模具制造工藝與設(shè)備. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 8 沖壓手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983 9 沖壓模具設(shè)計(jì)，中國勞動(dòng)社會(huì)保障部出版社，2004 10 模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教育叢書編委.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 11 佘銀柱主編. 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì). 北京：北京大學(xué)出版社 十三、附錄 27 零件的工藝性分析 工件名稱：手柄 生產(chǎn)批量：小批量 材料：Q235-A：料厚1.2mm 工件簡(jiǎn)圖：如下圖所示 中南大學(xué) 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 題 目 手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造 學(xué)生姓名 柳 俊 偉 學(xué) 院 中南大學(xué)成教學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 2005機(jī)電一體化 完成時(shí)間 2007年4月10日 手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)與制造 （中南大學(xué)成教學(xué)院 2005機(jī)電一體化 柳俊偉） 指導(dǎo)教師：周文學(xué) [摘要] 沖壓模具（簡(jiǎn)稱沖模）是沖壓生產(chǎn)的主要工藝裝備，其設(shè)計(jì)的是否合理對(duì)沖壓件的表面質(zhì)量、尺寸精度、生產(chǎn)率以及經(jīng)濟(jì)效益等影響很大。因此，研究沖壓模具的結(jié)構(gòu)，提高沖壓模具的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)和沖壓技術(shù)發(fā)展是十分必要的。 本文介紹了手柄沖孔、落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)、制造及裝配過程，包括零件的工藝分析、工藝方案的確定、沖壓工藝的相關(guān)計(jì)算、模具類型及結(jié)構(gòu)的確定、模具材料的選擇、主要零部件的設(shè)計(jì)、主要零部件的制造及模具的裝配?？紤]材料利用率問題，根據(jù)沖裁件的一頭大一頭小的形狀特點(diǎn)采用雙面沖裁，以保證經(jīng)濟(jì)效益。為保證模具的精度，文中提出了一系列的加工要求，以及在裝配過程中應(yīng)注意的問題。 [關(guān)鍵詞] 手柄 沖孔、落料級(jí)進(jìn)模 設(shè)計(jì)與制造 目 錄 一、前言- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 二、零件的工藝性分析- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2 三、工藝方案的確定- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 四、沖壓工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 　?。ㄒ唬┡艠訄D設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -3 　?。ǘ┎冒逶O(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -4 　　（三）卸料力計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 　?。ㄋ模_裁力計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 　?。ㄎ澹┛倝毫τ?jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5 　?。┠＞邏毫χ行挠?jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 　?。ㄆ撸椥韵鹉z板計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -7 　?。ò耍┩?、凹模刃口尺寸計(jì)算- - - - - - - - - - - - - - - - - - 8 五、模具類型及結(jié)構(gòu)的確定- - - - - - - - - - - - - - - - - 9 六、模具材料的選用- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 七、主要零部件的設(shè)計(jì)- - - - - - - - - - - - - - - - - - -10 　?。ㄒ唬┌寄ＴO(shè)計(jì) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11 　?。ǘ┩鼓ＴO(shè)計(jì) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 12 　?。ㄈ┬读习宓脑O(shè)計(jì) -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 　?。ㄋ模?dǎo)尺的設(shè)計(jì) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 　　（五）始用擋料裝置– - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 　?。┩鼓９潭ò宓脑O(shè)計(jì)--–- - - - - - - - - - - - - - - - - -15 　?。ㄆ撸┠＜艿拇_定 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 八、主要零部件的制造 - - - - - - - - - - - - - - - - -15 （一）凹模- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -15 （二）凸模- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 九、模具裝配 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 十、沖壓模具合理使用與維護(hù) - - - - - - - - - - - - - - 19 十、總結(jié)評(píng)價(jià) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 十一、致謝 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 19 十二、參考文獻(xiàn) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 十三、附錄 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22