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零件名
導柱
序號
23
材料
20
數(shù)量
1
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
所選設備
1
備料
毛坯尺寸Φ32 mm X205mm
2
車削
車端面保持長度202.5mm、打中心孔
調(diào)頭車端面保持長度200mm、打中心孔
車外圓至Φ28.4mm
切10mmX0.5mm槽至圖紙要求
調(diào)頭車外圓至Φ28.4mm、端部倒圓角
車床
3
熱處理
按熱處理工藝進行，保證滲碳層深度0.8-1.2mm，硬度HRC58-62
4
研中心孔
研中心孔
調(diào)頭研另一端中心孔
車床
5
磨削
磨mm外圓長148mm留研磨量0.01m
調(diào)頭磨mm外圓長42mm至圖紙要求尺寸
外圓磨床
6
研磨
研磨mm 至圖紙要求，
車床
加工工藝過程卡片
零件名
打 桿
序號
1
材料
45
數(shù)量
1
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
所選設備
1
備料
毛坯尺寸Φ16mm X 106mm
2
車削
車削Φ12.5mm外圓
車床
3
熱處理
淬火達到HRC43-48
加工工藝過程卡片
自行車腳蹬內(nèi)板復合模設計
摘要：本文介紹了冷沖模具的結構、作用和特點。分析和設計冷沖模具的工藝、排樣，各部分工藝力計算，以及沖壓設備的選擇。具體地分析了彈性元件的計算和選擇以及模架選擇。對主要工作零部件進行合理的工藝分析，并對多種方案進行分析和選擇，從而選出最佳的設計方案。對主要工作機構進行理論數(shù)值計算。對主要的工作力進行校核。正確確定凸、凹模刃口尺寸及公差。
關鍵詞：工藝分析 沖裁方案 理論計算
The design of compound die for inside board which is ridden on by bicycle
Abstract：In this paper, the structure, the function and the characteristic of the coldly flushes mold are introduced. Further ,the craft of the coldly flushes mold and the platoon type are analyzed, each part of crafts strength computation, as well as the choice of ramming equipment.The calculate of the elastic part and the choice of the mold frameworke specifically, Reasonable craft analysis is carried for primary spare parts. And the best design scheme is determined after analyzing several schemes. Theoretical values are calculated for main operating machines. The main working forces are examined and the dimension and tolerance of the cutting edges for the raised and concave die are determined correctly.
Keywords：Craft analysis Punching scheme Theoretical calculation
目 錄
第1章 緒論 1
第2章 沖壓加工概述 2
2.1 冷沖壓加工及沖壓分類 2
2.2 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3
第3章 冷沖壓模具設計過程 4
3.1沖壓零件的技術要求 4
3.2 沖壓工藝設計 4
3.3 主要工藝參數(shù)計算 7
3.4 主要工作部分尺寸計算 9
3.5 沖裁模主要零件設計 12
3.6 卸料、出件、彈性元件裝置的設計 13
3.7 模具總體結構設計 15
3.8 模具裝配要點 18
3.9 模具動作過程 20
結 論 22
參考文獻 23
致 謝 24
附錄1英文資料及中文翻譯 25
1英文資料 25
2譯文如下 31
附錄2 36
一 緒論
沖壓工藝與沖壓設備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓，高速沖壓，多工位自動沖壓以及液壓成型，超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用，模具的推廣，模具結構的改善及其精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大沖壓加工工藝范圍。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可以加工復雜形狀工件等一系列優(yōu)點。在機械、汽車、國防、家用電器、以及日常生活用品等行業(yè)應用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術水平的不斷提高，沖壓模具作為各部分的重要的基礎工藝裝備將起到越來越大的作用。
冷沖壓具有生產(chǎn)效率高，加工成本低，材料利用率高，產(chǎn)品的尺寸精度穩(wěn)定，操作簡單，易于實現(xiàn)機械化和自動化等。因而在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)和民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法，在電子產(chǎn)品中，沖壓件約占80％-85％，在汽車、農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品中，沖壓件約占75％-80％，在輕工業(yè)產(chǎn)品中，沖壓件占約95％以上，此外，在航空及航天工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓件也占有很大比例。
隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓零件日趨復雜化及規(guī)模化，沖壓模具正向著高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展，沖模制造難度日益增大，制造的種類也日益增多。模具的制造正由過去的勞動密集、依靠人工的手工技巧及采用傳統(tǒng)機械加工設備的行業(yè)轉變?yōu)榧夹g密集型行業(yè)，從過去單一的機械加工時代轉變成機械加工、電加工以及其他特種加工相結合的時代。特別是近幾年來在國外已經(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)亦開始使用的沖壓柔性制造單元(FMC)和沖壓柔性制造系統(tǒng)(FMS)代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合，形成先進制造技術。模具制造技術，已經(jīng)發(fā)展成為技術密集型的綜合加工技術。
二 沖壓加工概述
(一) 冷沖壓加工及沖壓分類
1. 冷沖壓的概念
冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需要的零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。又因為它主要是用板料加工成零件，所以又稱板料沖壓。冷沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料。
2. 冷沖壓的特點及應用
冷沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術方面，還是在經(jīng)濟方面，都具有許多獨特的優(yōu)點。主要有：
冷沖壓是少、無切屑加工方法之一，是一種省能、低耗、高效的加工方法，因而沖壓件的成本較低。
(1) 冷沖壓件的尺寸公差由模具保證，具有“一模一樣”的特征，所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
(2) 冷沖壓可以加工壁薄、重量輕、形狀復雜、表面質(zhì)量好、剛性好的零件。
(3) 冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機和模具完成加工過程，其生產(chǎn)率高、操作簡便、易于實現(xiàn)機械化和自動化。
由于進行沖壓成型加工必須具備相應的模具，而模具是技術密集型產(chǎn)品，其制造屬于單件小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術要求高的特點，生產(chǎn)成本比較高。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成型加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)出來，從而獲得好的經(jīng)濟效益。
3 冷沖壓工序的分類
由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能的不同，其沖壓方法多種多樣，但慨括起來可分為分離工序和變形工序兩大類。分離工序是將沖壓件和毛坯沿一定的輪廓互相分離；變形工序是材料不產(chǎn)生破壞的前提下使毛坯發(fā)生塑性變形，成為所以需要的形狀及尺寸的制件。
冷沖壓可分為五個基本工序：
(1) 沖裁 使板料實現(xiàn)分離的沖壓工序。
(2) 彎曲 將金屬材料沿彎曲線彎成一定的角度和形狀的沖壓工序。
(3) 拉深 將平面板變成各種開口空心件，或者把空心件的尺寸作進一步改變的沖壓工序。
(4) 成形 用各種不同的性質(zhì)的局部變形來改變毛坯形狀的沖壓工序。
(5) 立體壓制（沖積沖壓） 將金屬材料體積重新分布的工序。
(二) 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
目前，我國沖壓技術與先進工業(yè)發(fā)達國家相比還有一定差距，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家上有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與先進工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。
隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領域內(nèi)重要的生產(chǎn)手段之一，更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于市場競爭日益激烈，產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來越高，更新?lián)Q代的速度越來越快，沖壓產(chǎn)品正朝著復雜化、多樣化、高性能、高質(zhì)量方向發(fā)展，模具也正朝著復雜化、高效率、長壽命方向發(fā)展。因此各工業(yè)部門對沖壓技術的發(fā)展也提出越來越高的要求。
三 冷沖壓模具設計過程
(一) 沖壓零件的技術要求
圖3-1
零件樣圖
工件名稱：自行車腳蹬內(nèi)板 生產(chǎn)形勢：批量 材料：Q235 料厚：１mm
技術要求：沖裁后進行表面氧化處理
周邊毛刺不大于0.1mm
表面平整無起皺現(xiàn)象
未注公差按IT12公差等級
(二) 沖壓工藝設計
沖壓工藝設計包括沖壓零件的工藝性分析和沖壓工藝方案的確定。良好的工藝性和合理的工藝方案，可以用最少的材料，最少的工序數(shù)和工時，使得模具結構簡單且壽命長，能穩(wěn)定地獲得合格沖件，因而可以減小勞動量和沖件成本。
1. 分析零件的沖壓工藝性
工藝分析是制定工藝方案的基礎，它包括技術分析和經(jīng)濟分析兩方面內(nèi)容。從技術方面看，主要分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及材料性能等是否適應沖壓加工的要求，即審查沖壓件的工藝性。從經(jīng)濟方面看，主要根據(jù)沖壓件的生產(chǎn)批量，分析產(chǎn)品成本，闡明采用沖壓加工能否取得良好的經(jīng)濟效益，即分析沖壓加工在技術上的可行性和經(jīng)濟上的合理性。所謂沖壓工藝性好是指能用普通沖壓方法，在模具壽命和生產(chǎn)率較高、成本較低的條件下得到質(zhì)量合格的沖壓零件。下面結合零件圖要求進行具體分析：
(1) 零件材料 Q235鋼，屬于普通碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。
(2) 工件結構 該零件為近似圓形端蓋，其形狀的基本特征是一般帶凸緣的淺拉深圓形盤類零件，形狀簡單，結構對稱，主要成型方法是沖裁和拉深。零件的、都不算大，其拉深工藝性較好。
(3) 尺寸精度 零件圖上規(guī)定的2個孔 屬于IT10級精度，其余尺寸未標注公差，可按IT12級確定工件的尺寸公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。只是2個孔的中心距，屬于IT10級精度，要求較高，可在拉深后進行沖孔，從而滿足零件的要求。
(4) 結論 綜上所述，該零件的材料、形狀、尺寸、精度均符合沖壓工藝性要求，故可以采用沖壓方法進行加工。
2. 沖壓工藝方案的確定
沖壓工序可分為單工序沖壓、復合工序沖壓和連續(xù)沖壓。單工序沖壓是在壓力機一次行程中完成一道工序；復合工序沖壓是在壓力機一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩道或兩道以上工序；連續(xù)沖壓是把完成一個沖件的幾個工序，排列成一定的順序，組成連續(xù)模，在沖壓過程中，條料在模具中依次在不同的工序位置上，分別完成沖件所要求的工序，除最初幾次沖程外，以后每次沖程都可以完成一個(或幾個)沖壓件。組合沖壓工序比單工序沖壓生產(chǎn)效率高，加工的精度等級高。
沖壓方式根據(jù)下列因素確定：
(1) 根據(jù)生產(chǎn)批量來確定 一般來說小批量與試制生產(chǎn)采用單工序沖壓，中批量和大批量生產(chǎn)采用復合沖裁或連續(xù)沖裁。
(2) 根據(jù)沖壓件尺寸和精度等級來確定 復合沖壓所得到的沖壓件尺寸精度等級高，避免了多次單工序沖壓的定位誤差，并且在沖壓過程中可以進行壓料，沖壓件較平整。連續(xù)沖壓比復合沖壓的沖壓零件尺寸精度等級低。
(3) 根據(jù)對沖壓件尺寸形狀的適應性來確定 沖壓件的尺寸較小時，考慮到單工序送料不方便和生產(chǎn)效率低，常采用復合沖壓或連續(xù)沖壓。對于尺寸中等的沖壓件，由于制造多副單工序模具的費用比復合模昂貴，則采用復合沖壓；當沖壓件上孔與孔之間或孔與邊緣之間的距離過小時，不宜采用復合沖壓或單工序沖壓，宜采用連續(xù)沖壓。所以連續(xù)沖壓可以加工形狀復雜、寬度很小的異形沖壓件，且可沖壓的材料厚度比復合沖壓時要厚，但連續(xù)沖壓受壓力機臺面尺寸與工序數(shù)的限制，沖壓件尺寸不宜太大。
(4) 根據(jù)模具制造安裝調(diào)整的難易來確定 對復雜形狀的沖壓件來說，采用復合沖壓比采用連續(xù)沖壓較為適宜，因為模具制造安裝調(diào)整較容易，且成本較低。
(5) 根據(jù)操作是否方便與安全來確定 復合沖壓其出件或清除廢料較困難，工作安全性較差，連續(xù)沖壓較安全。
綜上所述，下面對沖壓件進行具體分析，可以得出多種工藝方案。該工件的主要成型方法沖裁和拉深，包括拉深、落料、沖孔三個基本工序。可以有以下六種工藝方案：
方案一：先拉深，再落料，后沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。
方案二：先落料，再沖孔，后拉深，采用單工序模生產(chǎn)。
方案三：落料——沖孔——拉深復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。
方案四：落料——拉深——沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)
方案五：拉深——落料——沖孔復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)。
方案六：沖孔——落料——拉深連續(xù)沖壓，采用連續(xù)模生產(chǎn)。
下一步，必須對這些方案進行比較，選取在滿足沖壓件質(zhì)量與生產(chǎn)率的要求下，模具制造成本較低、壽命較高、操作較方便及安全的工藝方案。
從零件圖可以看出，2個孔的孔徑和中心距都有公差要求，并且對中心距的要求較高，而拉深工序能讓凸緣上的材料向內(nèi)收縮，從而導致孔徑變形和中心距減小的現(xiàn)象，因此為保證孔的加工精度，必須將拉深工序安排在沖孔工序之前。另外，要保證拉深時不起皺，因此需要用壓邊圈，才能保證零件的形狀和質(zhì)量。因此，該工件的加工工藝方案只能在方案一和方案五中選擇。
由于產(chǎn)品批量較大，不宜采用單工序生產(chǎn)。因此，經(jīng)過多方面論證比較，只有用一副拉深、落料、沖孔復合模完成此工件的加工，才能最好的體現(xiàn)出模具生產(chǎn)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的優(yōu)點。
故：該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案五為最佳。
(三) 主要工藝參數(shù)計算
1. 毛坯的尺寸計算
根據(jù)等面積原則，用解析法求該零件的的毛坯直徑。首先將該零件分成3個圓、圓環(huán)、圓錐臺5個簡單的幾何體，他們的面積分別為：
(3-1)
(3-2)
(3-3)
則毛坯展開尺寸：
(3-4)
從表中查得拉深的修邊余量、
則毛坯的直徑，取。
，取
2. 工件排樣
該工件排樣根據(jù)落料工序設計?？紤]操作方便及模具結構簡單，故采用單排樣設計。由查表3-14得搭邊值，，采用雙排擋料銷。則：
料條寬
料條的進距為
沖裁單件材料的利用率按式計算得：
(3-5)
3 計算工序壓力
(1) 落料力的計算 按公式（2-7）得：
(3-6)
其中 ——落料力(N);
——工件外輪廓周長；
——材料厚度；
——材料的抗剪強度，由表查得。
(2) 沖孔力的計算
(3-7)
其中 ——工件內(nèi)輪廓周長。
——材料的抗剪強度，由表查得。
(3) 卸料力的計算 按公式（2-11）得：
(3-8)
式中——卸料力因數(shù)，其值由表2-15查得。
(4) 推件力和頂件力的計算
式中 ——推件力因數(shù)，其值由表查得，；
——卡在凸凹模內(nèi)的工件數(shù)， ；
——卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)， 。
(5) 拉深力的計算 由于該工件為淺拉深，帶凸緣錐形零件，根據(jù)19.4-46
由此可得：
(3-9)
式中 ——拉深力；
——拉深件的直徑， ；
——材料厚度；
——材料的強度極限，由表查18.3-33查得
——修正因數(shù)。 由表查19.4-49查得 修正系數(shù)
(6) 壓邊力的計算 查表可得，則壓邊力可按下式計算：
(3-10)
綜合前述，可得總沖壓力為：
由于沖壓該零件分步進行，先拉深，再落料，最后沖孔，所以取其中較大的力就可以滿足整個沖壓工序，因此取
4. 壓力中心的確定
模具的壓力中心，就是沖壓力合力的作用點，也就是沖裁模模柄的安裝位置。通過分析零件圖可知，由于該沖裁件形狀屬于簡單對稱的幾何圖形，所以此模具的壓力中心，位于該工件輪廓的幾何中心上。
5. 沖壓設備的選擇
對于淺拉深可按式 ，估算公稱壓力來選取壓力機。參照相關資料，選公稱壓力為250的開式壓力機。其主要技術參數(shù)為：
公稱壓力：250kN
滑塊行程：65mm
電動機功率：2.2kW
最大閉合高度：270mm
最大裝模高度：220mm
工作臺尺寸：370mmX560mm
模柄孔尺寸：Φ40mmX60mm
(四) 主要工作部分尺寸計算
1 沖裁間隙的確定
凸、凹模間隙對沖件質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設計模具時一定要確定一個合理間隙值，以提高沖件的斷面質(zhì)量、尺寸精度、模具的壽命和減少沖裁力。但是分別從這些方面確定的合理間隙并不相同，只是彼此接近?？紤]到模具制造偏差及磨損規(guī)律，生產(chǎn)中通常是選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙。在此范圍內(nèi)，可以獲得合格的沖裁件。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙，最大值稱為最大合理間隙。考慮到在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設計于制造新模具時應采用最小合理間隙值。
通過對零件圖的分析，對于工件的未注公差可按IT12計算，再結合上述討論，該模具的具體間隙值，可根據(jù)查表2-10得：
沖裁模刃口雙面間隙，。
2. 凸、凹模刃口尺寸計算
沖裁件的尺寸精度取決于凸、凹模刃口部分的尺寸。沖裁合理間隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸來實現(xiàn)和保證。所以正確地確定刃口部分尺寸是相當重要的。落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙去在凹模上?？紤]到?jīng)_裁時凸、凹模的磨損，在設計凸、凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺寸在磨損后增大的，其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)較小的數(shù)值。對基準件刃口尺寸在磨損后減小的，其刃口的公稱尺寸應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。
(1) 落料刃口尺寸計算
設工件尺寸為。根據(jù)刃口尺寸計算原則，落料時應首先確定凹模刃口尺寸。由于基準凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，因此應使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值。凸模的制造取負偏差，凹模取正偏差。
查表3-13得因數(shù)。
對零件圖中未注公差按IT12級公差等級，由書末附錄中查表得：
，，
零件因形狀比較復雜，且為薄材料，為了保證凸、凹模之間的間隙值，必須采用凸、凹模配合加工的方法?，F(xiàn)以凹模為基準件，根據(jù)凹模磨損后的尺寸變化情況，由零件圖分析屬于類尺寸：，，。
按式（2-4）凹模刃口尺寸計算如下：
(3-11)
凸模的刃口尺寸按凹模的實際尺寸配制，并保證雙面間隙0.1-0.13mm。
(2) 沖孔刃口尺寸計算
設工件尺寸為。根據(jù)刃口尺寸計算原則，沖孔時應首先確定凸模刃口尺由于基準件凸模刃的口尺寸在磨損后會減小，因此應使凸模的基本尺寸接近工件孔的最大極限尺寸，在增大凹模尺寸以保證最小合理間隙值。凸模的制造取負偏差，凹模取正偏差。
查表2-13得因數(shù)。由零件圖分析屬于類尺寸:
按式（2-4）凸模刃口尺寸計算如下：
(3-12)
凹模的刃口尺寸按凸模的實際尺寸配制，并保證雙面間隙0.1-0.13mm。
(3) 拉深工作部分尺寸計算
拉深凸模和凹模的單邊間隙可按表中公式計算，故。
由于拉深工件的公差為IT12級，故凸、凹模的制造公差可采用IT8級精度，查書末附錄得。由于工件要求內(nèi)形尺寸精度較高，應以凸模為設計基準，考慮到凸模會越磨越小，基本尺寸計算按式4-26和式4-27可求得拉深凸、凹模尺寸及公差如下表：
表3－1
(五)沖裁模主要零件設計
1. 沖孔凸模設計
根據(jù)沖壓件的的形狀和尺寸，沖孔凸模采用整體式的直通式（主要由于模具安裝的空間限制而采用直通式），截面形狀是圓形，刃口形狀為平刃。
由于沖件形狀已決定了橫向尺寸和形狀，所以在一般情況下，凸模的強度是足夠的，但是，對于特制細長的凸模和板料厚度大的情況，才需要進行壓應力和彎曲應力的校核，檢查其危險面尺寸和自由長度是否滿足強度要求。
(1) 壓應力的校核 圓形凸模按式(2-19)進行應力校核
(3-13)
式中 ——凸模最小直徑；
——料厚(mm)；
——材料的抗剪強度。
(2) 彎曲應力的校核 凸模的抗彎能力，根據(jù)模具結構特點，可分為無導向裝置和有導向裝置凸模兩種情況。本模具設計的凸模是有導向裝置。
(3-14)
式中 ——允許的凸模最大自由長度；
——凸模的最小直徑(mm)；
——沖裁力
因沖孔凸模、沖孔凸模長度為所以，沖孔凸模滿足壓應力和彎曲應力的要求。
2. 落料凹模
在沖壓過程中，與凸模配合直接對沖制件進行分離或成形的工作零件。
(1) 凹模刃口形式 刃口，根據(jù)沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具的具體結構決定，采用刃口形式為直筒形。
(2) 凹模外形尺寸 凹模的外形尺寸是指平面尺寸和厚度，凹模的外形一般為圓形和矩形兩種。凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度與剛度。凹模的厚度還應考慮修磨量。凹模的外形尺寸一般根據(jù)被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的。
(3) 凹模的固定方法 凹模一般采用螺釘和銷釘固定在下模座上。
3. 凸凹模
復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。凸、凹模存在于復合模中，是復合模的工作零件。凸、凹模工作面的內(nèi)、外緣均勻刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。因此從強度方法考慮，其壁厚應受最小值限制。凸、凹模的最小壁厚與模具結構有關：當模具采用正裝結構時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小一些；當模具為倒裝結構時，內(nèi)孔為直筒刃口形式，且采用下漏料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，最小壁厚應大一些。
凸、凹模的最小壁厚值，目前一般按經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定倒裝復合模的凸凹模最小壁厚列于表3-2。正裝復合模的凸凹模最小壁厚可比倒裝的小些。
表3-2 倒裝復合模的沖裁凸凹模的最小壁厚
料厚t(mm)
0.4
0.5
0.6
0.7
最小壁厚a(mm)
1.4
1.6
1.8
2.0
料厚t(mm)
0.8
0.9
1.0
1.2
最小壁厚a(mm)
2.3
2.5
2.7
3.2
(六) 卸料、出件、彈性元件裝置的設計
卸料與出件裝置的作用是當沖壓模具完成一次沖壓之后，把零件或廢料從模具工作部件上卸下來，以便下一步?jīng)_壓工作能夠繼續(xù)進行。通常把沖壓零件或廢料從凸模上卸下稱為卸料，把沖壓零件或廢料從凹模中卸下稱為出件。
1. 設計卸料裝置
(1) 為了得到較平整的工件，使料條在落料、拉深過程中始終處于一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩(wěn)定性，避免材料在切向應力的作用下發(fā)生起皺變形的可能，此模具落料工序采用彈壓式卸料結構。卸料動作由橡膠彈退卸料板完成。
(2) 為了使模具結構簡單，被卡于凸凹模孔中的沖孔廢料采用剛性卸料裝置。卸料動作由模柄中的打桿通過推板帶動卸料桿來完成。
2. 設計出件裝置
出件裝置的作用是將零件從模具的工作部件上卸下。通常把裝載上模內(nèi)的出件裝置成為推件裝置，裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。
頂件裝置 頂件裝置一般都是彈性的，其基本零件是頂桿和橡膠。根據(jù)本模具的結構及所需的頂件力，該頂件裝置可由頂桿和橡膠組成。
3. 彈性元件的設計及計算
為了得到較平整的工件，此模具采用彈壓式卸料結構，便條料在拉深過程始終處在一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩(wěn)定性，避免材料在切向應力的作用下起皺的可能。
(1) 上卸料采用橡膠作為彈性元件按公式（1-4）計算橡膠的自由高度：
(3-15)
式中 ——橡膠的自由高度mm;
——工作行程與模具修磨量或調(diào)整量（4-6）mm
其中，則
取 。
由公式（1-5）計算橡膠的裝配高度為：
(3-16)
取 。
橡膠的斷面面積，在模具裝配時按模具的空間大小來確定。
(2) 下頂料采用橡膠作為彈性元件按公式（1-4）計算橡膠的自由高度：
式中 ——橡膠的自由高度mm;
——工作行程與模具修磨量或調(diào)整量（4-6）mm
其中，則
取 。
由公式（1-5）計算橡膠的裝配高度為：
取 。
橡膠的斷面面積，在模具裝配時按模具的空間大小來確定。
(3) 碟形彈簧的計算
前面所計算的拉深力，因為此模具設計拉深是第一道工序，因此，碟形彈簧要承受拉深力，使拉深成形。落料、沖孔在碟形彈簧變形的情況下完成。
查《機械設計手冊》選擇碟形彈簧系列、采用復合式（由疊合與對合組成）
(3-17)
(3-18)
(3-19)
(七)模具總體結構設計
該工件模具的具體結構如下圖所示。主要由沖孔凸模，落料凹模，凸凹模，拉深凸模，拉深凹模、上、下模座，上、下固定板，上墊板及卸料裝置組成。
根據(jù)模具主要工作部分的尺寸、結構以及彈性元件的尺寸，參照有關資料，可選擇I級精度的后側道主模架。即：
上模座：200mmX160mmX40mm HT200
下模座：200mmX160mmX45mm HT200
導 柱：28mmX200mm 20鋼
導 套：28mmX110mmX42mm 20鋼
為了保證沖孔精度，則在該模具的結構設計中，將沖孔工序安排在最后。使用了碟彈簧，安裝在拉深凹模的下方，讓工件在碟彈簧的阻力下，能夠完全拉深后，再繼續(xù)向下運動，完成落料動作再完成沖孔動作。由于碟彈簧是阻力較大的彈性元件，因此采用該結構即能夠保證較高的沖孔精度；又可以使工件在拉深過程中成型均勻、平整、不起皺；同時還避免了因沖壓力過大，而使工件損壞的現(xiàn)象。
圖3－2
拉深、落料、沖孔復合模
1-打桿 2-模柄 3-上模座 4-螺釘 5-上模墊板 6-圓柱銷 7-上模固定板 8-蓋板 9-橡膠 10-壓料板 11-落料凹模 12-螺釘 13-下模固定板 14-下模座 15-橡膠 16-頂桿 17-圓柱銷 18-沖孔凸模 19-碟彈簧 20-拉深凹模 21-擋料銷 22-凸凹模 23-導柱 24-推桿 25-拉深凸模 26-拉深凸模墊板 27-推板 28-導套 29-卸料螺釘 30-圓柱銷
(八)模具裝配要點
1. 沖模裝配工藝要點
(1) 選擇裝配基準件。裝配時，先要選擇基準件。選擇基準件的原則是按照模具主要零件加工時的依賴關系來確定。可以作為裝配基準件的主要有凸模、凹模、凸、凹模及固定板等。
(2) 組件裝配。組件裝配是指模具在總裝之前，將兩個以上的零件按照規(guī)定的技術要求連接成一個組件的裝配工作。如模架的組裝，凸模和凹模于固定板的組裝等。這些組件，應按照各零件所具有的功能進行組裝，這將會對整副模具的精度起到一定的保證作用。
(3) 總體裝配?？傃b是將零件和組件結合成一幅完整模具的過程，在總裝之前，應選好裝配的基準件和安排好上、下模的裝配順序。
(4) 調(diào)整凸、凹模間隙。在裝配模具時，必須嚴格控制及調(diào)整凸、凹模間隙的均勻性。間隙調(diào)整后，才能緊固螺釘和銷釘。
(5) 檢驗、調(diào)試。在裝配完畢之后，必須保證裝配精度，滿足規(guī)定的技術要求，并要按照模具的驗收的技術條件，檢驗模具各部分的功能。在實際生產(chǎn)條件下進行試模，并按試模生產(chǎn)沖件的情況調(diào)整、修正模具，當試模合格后，模具加工、裝配才算基本完成。
2. 有導柱復合模裝配要點
復合模結構緊湊，模具零件加工精度較高，模具裝配的難度較大，特別是裝配對內(nèi)、外形有同軸度要求的模具，更是如此。復合模屬于單工位模具。復合模的裝配程序和裝配方法相當于在同一工位上先裝配沖孔模然后以沖孔凸模為基準，再裝落料模?；诖嗽?，裝配復合模應遵循如下原則：
(1) 復合模裝配應以凸凹模作裝配的基準件。先將裝有凸凹模的固定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定模座的相應位置上；再按凸凹模的內(nèi)形裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相對位置，使沖孔凸、凹模間的間隙趨于均勻，用螺釘固定；然后再以凸凹模的外形為基準，裝配、調(diào)整落料凹模相對凸模的位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定。
(2) 試沖無誤后，將沖孔凸模固定板和落料凹模分別用定位銷，在相應模座經(jīng)鉆鉸或配鉆、配鉸銷孔后，打入定位。
3. 模具裝配過程
在裝配之前，必須仔細研究圖樣，根據(jù)模具的結構特點和技術要求，確定合理的裝配順序和裝配方法。此外，還檢查模具零件的加工質(zhì)量，按規(guī)定的技術要求進行裝配。裝配的次序和方法如下：
(1) 主要組件的裝配
? 模柄的裝配 因為這副模具的模柄2是從上模座3的下面向上壓入的，所以在安裝上模座墊板5和上模固定板7之前，應該先把模柄裝好，模柄于上模座的配合要求是H7/m6。裝配時，先在壓力機上將模柄壓入再加工定位銷孔，然后把模柄端面部分磨平，安裝好模柄后，用90度角尺檢查與上模座上的垂直度。
? 拉深凸模的裝配 將拉深凸模25與凸凹模22裝配，然后把拉深凸模端面部分磨平。
? 凸凹模的裝配 在裝配之前，將拉深凸模墊板26裝入上模固定板7內(nèi)，然后將凸凹模與上模固定板配合要求是H7/m6。裝配時，在壓力機上將凸凹模壓入上模固定板內(nèi)，檢查凸凹模的垂直度。在蓋板8裝在凸凹模上。
? 推桿24與推板27裝配。裝配好放入上模固定板內(nèi)。
? 沖孔凸模裝配 沖孔凸模18與下固定板13的配合要求是H7/m6。裝配時，先在壓力機上將沖孔凸模壓入下模固定板內(nèi)，然后將沖孔凸模端面部分磨平。檢查凸模的垂直度。
(2) 總裝配 模具的主要組件裝配完畢后開始進行總裝配。為了使它們和落料凹模11易于對中，總裝時必須考慮上、下模的裝配順序，否則，可能出現(xiàn)無法裝配的情況。上、下模的裝配順序與模具結構有關，通常是看上、下模中哪一個位置所受的限制大就先裝，用另一個去調(diào)整位置。沖裁模的凹模裝在下模座上，一般先裝下模。裝配步驟如下：
? 在落料凹模11上安裝擋料銷21其配合要求是H7/n6。
? 將拉深凹模20裝入落料凹模內(nèi)其配合要求H8/f7,再將碟彈簧29裝入落料凹模。
? 在下模座14裝入橡膠15。
? 將頂桿16裝入到下模固定板13、落料凹模11、下模座14一起裝配，預緊內(nèi)六角螺釘12，找正固定板位置，然后加工銷孔，裝入圓柱銷17并擰緊內(nèi)六角螺釘12。
? 將上模裝配好的組件與上模墊板5、上模座3、打桿1、壓邊板10、橡膠9組裝起來，在上模座裝配圓柱卸料螺釘29和內(nèi)六角螺釘4，并預緊所有螺釘。將上模與下模裝配。
? 調(diào)整凸、凹模的間隙。調(diào)整間隙可用切紙法進行，即以紙當作零件，用手錘敲擊模柄，在紙上切出沖件的形狀來。根據(jù)紙樣有無毛刺和毛刺是否均勻，可以判斷間隙的大小和均勻性。如果紙樣的輪廓上沒有毛刺或毛刺均勻，說明間隙是均勻的。如果局部有毛刺，說明間隙不均勻，調(diào)整時，用手錘輕輕敲擊上模固定板7的側面，使凸、凹模的位置改變，以得到均勻的間隙。
? 調(diào)整好間隙后，將上模取下加工銷孔并裝入圓柱銷6。
(3) 試沖與調(diào)整。
(九) 模具動作過程
1. 模具合模過程
模具的合模過程動作分別為：首先，壓力機滑塊沿導軌下移，從而通過模柄帶動整個上模一起向下運動，當卸料板與條料板接觸并貼緊后，橡膠產(chǎn)生彈性變形，此時上模繼續(xù)下壓，是卸料板在工件條料上產(chǎn)生壓緊力也就是壓邊力（壓緊力大小為橡膠變形的彈力），這時拉深凸模下端面與條料接觸，隨著上模不斷下移，并通過頂桿使下模中的橡膠變形，當凸凹模端面與條料接觸時，此時模具完成第一道工序——拉深。拉深完成后，上模繼續(xù)下移，凸凹模在條料上施加壓力不斷增大，當壓力大于拉深凹模下面的碟形彈簧的彈性極限時，碟形彈簧也會產(chǎn)生受迫變形，直到條料在凸凹模與落料凹模的剪切作用下被迫斷開，此時完成第二道工序——落料。上模繼續(xù)下移，這時，坯料、拉深凹模、及頂桿繼續(xù)隨著凸凹模同時向下移動，并且坯料與沖孔凸模接觸后，繼續(xù)移動，直到坯料被沖孔凸模沖透后再下移一段距離，至坯料低于沖頭頂面1mm時，完成最后一道工序——沖孔。使坯料成為最終的工件產(chǎn)品，此時壓力機的滑塊正好到下極限點，此后滑塊開始沿著導軌向上運動。
2. 模具開模過程
模具的開模過程動作分別為：伴隨著滑塊向上運動的同時，上模也在模柄的帶動下一起向上移動，此時凹模內(nèi)的強力彈簧及卸料橡膠開始回彈，使拉深凹模、頂桿及工件也一起隨上模向上移動，待拉深凹模的凸肩被落料凹模擋死時，拉深凹模停止運動，而此時頂桿還未達到行程止點，因此隨著上模的繼續(xù)移動，頂桿在卸料橡膠的彈力作用下繼續(xù)向上運動，并將工件向上頂起，等頂桿凸肩被下固定板擋死時，頂桿停止運動，這時上模與下模脫離，整個下模停止運動。上模與下模脫離后，繼續(xù)向上運動，直到模柄中的打料桿撞到滑塊內(nèi)的擋鐵，迫使打桿停止運動，由于上模一直向上運動，而打桿被擋鐵撞停，這將使得打桿把推板也擋停，從而使得推桿一起停止運動，這時推桿可將凸凹模中的沖孔廢料從排料孔中打出，完成脫模動作。在這時，壓力機的滑塊到達行程極點，此后滑塊開始沿導軌向下運動，進入下一個循環(huán)。
結 論
本次設計經(jīng)過了三個階段。第一階段是確定設計方案，第二階段是根據(jù)設計方案繪制裝配圖和零件圖并修改完善設計方案。第三階段是編寫說明書以及試做并修正。在圖書館里查閱各方面的資料，翻看各種有關的期刊文獻，根據(jù)課題零件的技術指標和對模具的功能分析，初步確定了模具的總體設計方案并繪出草圖；隨后根據(jù)所確定的方案及草圖，查閱相關的手冊，確定各個零、部件的尺寸和位置，尺寸確定后開始繪制具體的零件圖和裝配圖，前期工作做好后進行了設計說明書的書寫。
總的來說，這次畢業(yè)設計，使我在基本理論知識的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了獨立思考問題、解決問題的能力，增長了見識，開拓了視野。為我今后的工作和學習鋪平了道路。此次設計使我對本專業(yè)有了更深的了解，接觸了一些當代模具設計技術的新方法、新技術、新觀念，特別是冷沖壓模具。我開闊了視野，也對本專業(yè)的發(fā)展方向有了新的認識。同時，也讓我看到自己的能力是非常有限的，需要學的東西還很多，但是此次設計的過程經(jīng)歷將讓我終生難忘，會對我以后的工作和學習產(chǎn)生有益的影響，讓我向更高的目標努力！
參 考 文 獻
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[5]江維健、林玉璟.冷沖壓模具設計，第1版，華南理工大學出版社，2005
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[16]中國機械過程學會、中國模具設計大典編委會，中國模具設計大典，江西科學出版社，2003
致 謝
畢業(yè)設計的時光是短暫而寶貴的。
畢業(yè)設計是大學本科教育中的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、基本知識、基本技能、分析和解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生素質(zhì)和實踐能力的全面檢查。是大學本科生經(jīng)過四年的學習向社會、學校交出的一張總結答卷。
在這里我感謝學院給我們提供的良好的學習環(huán)境和學習條件，感謝系老師和同學給我們提供了力所能及的幫助；特別感謝的是我們的指導老師孫爽老師，整個課題的設計和論文的撰寫，自始至終都是在他親身指導和親自關懷下進行的，孫老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，誨人不倦的品格與兢兢業(yè)業(yè)的精神使我們深受感染，終身收益；在設計過程中，他給予我們很大的支持和悉心指導，在設計完成和論文的撰寫中每一步進展都滲透著指導老師們的汗水。以他豐富的實際經(jīng)驗，敏銳而別具一格的思路，一絲不茍的工作態(tài)度，勤奮的作風，平易近人的為人準則，不僅僅對課題的進行提供了非常大的幫助，而且對我個人也產(chǎn)生了很大的影響。
至此設計完成之際，謹向院領導，系領導老師致以最真摯的謝意，向指導老師道一聲：“老師您辛苦了！”
在大學的最后的學習生活里，可以結識這么多新朋友，得到這么多老師、學長、同學們的幫助，是我人生的一筆可寶貴財富。
最后，感謝參加答辯，并對論文進行評審的各位老師。
由于本人的水平有限，其中難免有錯誤之處，希望各位專家和老師給予指正。
附錄1 英文資料及中文翻譯
1.英文資料
Sawing
Sawing is the parting of material by using metal disks, blades, bands, or abrasive disks as the cutting tools. Sawing a piece from stock for further machining is called cutoff sawing, while shaping of forming a piece is referred to as contour sawing.
Machine sawing of metal is performed by five types of saws or processes: hacksawing, babd sawing, cold sawing, friction sawing, and abrasive sawing.
Hacksaws are used principally as cutoff tools. The toothed blade, held in tension, is reciprocated across the workpiece. A vise holds the stock in position. The blade is fed into the work by gravity or spring. Sometimes a mechanical or hydraulic feed is used. Automatic machines, handling bar-length stock, are used for continuous production.
Band saws cut rapidly and are suited for either cutoff or contour sawing. The plane in which the blade operates classifies the machine as being either vertical or horizontal. Band saws are basically a flexible endless band of steel running over pulleys or wheels. The band has teeth on one side and is operated under tension. Guides keep it running true. The frame of the horizontal type is pivoted to allow positioning of the workpiece in the vise. Horizontal machines are used for either straight or angular cuts. A table that supports the workpiece and the wide throat between the upright portions of the blade makes the vertical band saw ideal for contour work. Band saws operating at high speed are frequently used as friction saws.
Cold sawing is principally a cutoff operation. The blade is a circular disk with cutting teeth on its periphery. Blades range in size from a few inches to several feet in diameter. The cutting teeth may be cut into the periphery of the disk or they may be inserts of a harder material. The blade moves into the stock with a positive feed. Stock is positioned manually in some cold-sawing machines, while other models are equipped for automatic cycle sawing.
Friction sawing is a rapid process used to cut steel as well as certain plastics. This process is not satisfactory for cast iron and nonferrous metals. Cutting is done as the high-speed blade wipes the metal from the kerf after softening it with frictional heat. Circular alloy-steel blades perform cutoff work, thile frictional band saws do both cutoff and contour sawing. Circular blades are frequently cooled by water or air. Circular blades are adcanced into the work, thile thick work-pieces require power-table feed then friction-cut on a band saw.
Abrasive sawing is a cutoff process using thin rubber or bakelite bonded abrasive disks. In addition to steel, other materials such as nonferrous metals, ceramics, glass, certain plastics, and hard rubber are cut by this method. Cutting is done by the abrasive action of the grit in the disk.
Abrasive disks are operated either wet or dry. For heavy cutting a cooling agent is generally used. The workpiece is firmly held while the wheel traverses through it. Machines are made in manually operated and automatic models.
Drilling
Holes are one of the most common features in products manufactured today. There-fore, drilling and other related processes and tools are extremely important. Holes as small as 0.005in.may be drilled using special techniques. On the other hand , holes larger than 2 to 2in. in diameter are seldom drilled, because other processes and techniques are less expensive.
The twist drill (shown in Fig.3-3) is the most common type of drill. The shank of the drill is held by the machine tool, which in turn imparts an rotary motion. This shank of the drill is held by the machine tool. Which in turn imparts a rotary motion. This shank may be straight or tapered. The body of the drill is typically made up of two spiral grooves known as flutes, which are defined by a helix angle that is generally about 30obut can vary depending on the material properties of the workpiece. The point of the drill (see Fig.12-3) generally form a 118oangle and includes a 10 clearance angle and chisel edge. The chisel edge is flat with a web thickness of approximately 0.015 * drill diameter. This edge can cause problems in hole location owing to its ability to “walk” on a surface before engaging the workpiece. In the case of brittle materials, drill point angles of less than 118o are used, while ductile materials use larger points angles and smaller clearance angles.
Complex hole configurations may often be called for; these include multiple diameters, chamfers, countersinks, and combinations of these, as illustrated in Fig.12-4. In each of these cases in is possible to make special combination drills that can produce the configurations shown in a single operation. Although expensive, they can be economically justified for sufficient volume.
The flat chisel edge, which can “walk” on the surface of the workpiece, and the long , slender shaft and body of the