- 0 -三墊圈復(fù)合模具設(shè)計摘 要: 本設(shè)計題目為三墊圈復(fù)合模具設(shè)計，體現(xiàn)了典型復(fù)合模具設(shè)計的要求，內(nèi)容與方向。通過工藝分析，工藝方案的確定，確定了模具設(shè)計的方向， 對毛坯尺寸的確定，計算沖裁力，來計算壓力中心，選擇壓力機和壓力機的噸位。本設(shè)計運用了沖裁工藝及模具設(shè)計的基礎(chǔ)知識。首先，分析了板材的性能要求，為選去模具的類型做了準(zhǔn)備，同時，也為凸，凹模的材料有了依據(jù)。后分析沖裁件的特征，確定了模具設(shè)計參數(shù)，選擇其他零件及卸料裝置。也為凸，凹模尺寸的計算有了根據(jù)。還有零件的加工工藝。關(guān)鍵詞: 復(fù)合模 凸模 凹模 - 1 -The piercing die design of the three padsABSTRACT: This design topic is designs for The piercing die design of the three pads, body now typical model The piercing die design of request, contents and direction.Pass the craft analysis, the craft project really settles, making sure the direction of The piercing die design, really settling to the blank product size, computing to the blanking pressure, compute the pressure center, choose the tonnage of the pressure machine and the pressure machine.This design made use of to hurtle foundation knowledge of blanking craft and The piercing die design. First, Analyzed the function request of the plank material, did preparation for the type that chooses to the die, is also convex, in the meantime, the material of punch and cavitydie had a basis.Analyze to hurtle a characteristic of cut the piece behind, make sure the molding tool design parameter, choose other spare partses and unload to anticipate device.Is also convex, the calculation of the cave mold size had a basis.Still there is spare parts to process a craft.Keywords: The piercing die punch cavitydie - 2 -1 緒 論模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進國家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨立的行業(yè)。日本工業(yè)界認為: “模具工業(yè)是其它工業(yè)的先行工業(yè),是創(chuàng)造富裕社會的動力” 。美國工業(yè)界認為:“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” 。在德國模具被冠以 “金屬加工業(yè)中的帝王”之稱。模具是工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、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法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(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)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是“大而?！?、“大而精“。2004 年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約 5000 家。2003 年德國模具產(chǎn)值達 48 億歐元。其中（ VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這 90 家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的 90%，可見其規(guī)模效益。隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(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．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～ 30 萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％。目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當(dāng)大。沖壓是一種先進的少無切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量- 3 -輕,加工成本低等一系列優(yōu)點,在汽車,航空航天,儀器儀表,家電,電子,通訊,軍工,日用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的 12 倍的附加值,在國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值中,與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一,在現(xiàn)代汽車工業(yè)中,沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的 59%。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。我國模具業(yè)發(fā)展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)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，再加上國內(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，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合 1 萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多是 15～20 萬美元，有的高達25～30 萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(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．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和 CAD/CAM 應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內(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模具質(zhì)量、成本有較大影響，對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)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(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。我國模具業(yè)未來發(fā)展方向主要包括以下幾方面:① 模具日趨大型化；- 4 -② 在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 技術(shù)；④ 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；⑤ 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)；⑥ 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；⑦ 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；⑧ 模具的精度將越來越高；⑨ 模具研磨拋光將自動化、智能化；⑩ 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；開發(fā)新的成形工藝和模具。1998 年 3 月， 《國務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中模具被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位,生產(chǎn)和基本建設(shè)序列第二位,把發(fā)展模具工業(yè)擺在發(fā)展國民經(jīng)濟的重要位置。目前,我國沖壓模具在產(chǎn)值占模具總產(chǎn)值的 40%以上,處于主導(dǎo)地位。在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖、中信重型礦山機械廠的生產(chǎn)實習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認識。同時在實習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。在設(shè)計的過程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免有不妥之處，肯請各位老師指正。- 5 -第二章 工藝分析工件名稱：墊圈生產(chǎn)批量：大批量材 料：A3厚 度：1.5mm工件簡圖見圖 1 工 件 圖設(shè)計方案：復(fù)合模一次沖壓完成- 6 -第三章 工藝方案的確定該工件只需要采用沖孔和落料兩道工序即可完成，材料為 A3 鋼，A3 鋼具有良好的沖壓性能，適合沖裁。外形落料的工藝性：該墊圈料厚為 2mm，外形比較簡單，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。沖孔的工藝性：φ14.5 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。該工件僅包含落料和沖孔兩個基本工序，可以采用以下三種工藝方案：第一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。第二：落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。第三：沖孔—落料級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。- 7 -方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但需要兩道工序兩副模具，由于兩次定位使得工件的形位誤差難以保證，尺寸較小，制件的質(zhì)量較差，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求，操作也不安全，故不宜采用。方案二：只需一副模具，由于一次成形，減少了多次定位出現(xiàn)的定位誤差，并且在模具結(jié)構(gòu)中采用彈性壓料裝置，使其制件質(zhì)量較好，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高。方案三：也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作較方便，工件精度也能滿足要求，但是成本較復(fù)合模高。通過對上述三種方案分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用第二種方案進行沖裁為好。第四章 主要設(shè)計計算4.1 排樣方式的確定及其毛坯尺寸計算設(shè)計復(fù)合模，首先要設(shè)計的就是排樣方式，該零件形狀比較規(guī)則，直排可以顯著地減少廢料，所以采用直排的方式排樣，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點需要沖孔和落料兩個工序就可以完成零件的制造。工序方案如圖所示。排 樣 圖4.2 條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 a1=2mm 和 a=2.2mm。條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由- 8 -b-Δ =〔D+2a+c 1〕 - Δ ﹝2﹞D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側(cè)搭邊值c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 95.8mm。導(dǎo)尺間距離的計算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計算得導(dǎo)尺間距離為 96.3mm。材料利用率的計算：由文獻﹝2﹞ 材料利用率通用計算公式 = ?%10?BsnA式中 A—一個沖裁件的面積，mm 2;n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; s—進距， mm得 = =70.3%?%10927.56?可得下表：項目 公式 結(jié)果 備注沖裁件的面積 AA=24×65-2×π(8.5/2)×(8.5/2)-(16-4π)+0.5×L×R6196.6mm條料寬度 B B=90.87+2.2×2+0.1 95.77mm步距 S S=90+2 92mm查表 2.5.2得最小搭邊值 a=2.2mma1=2.0mm 采用導(dǎo)料銷導(dǎo)料- 9 -材料的利用率 η總η=6196.595/95.77×92×100% 70.3%沖裁力公式為P= P 孔 +P 落由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分：沖 φ14.5mm 孔的力 P1、落外型料的力 P2，向下推出 φ14.5mm 沖孔廢料的力P3，向上頂出工件的力 P5?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：P=KLtτ ﹝3﹞式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強度(MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊﹝1﹞表 8—7 得 A3 的 σ b=450MP（1） 沖孔沖裁力 P 孔P 孔 =L 孔 σ bt=14.5×3.14×2×450=40977.7N（2） 落料沖裁力 P 落P 落 =L 落 σ bt=（28+50+90）×3.14×450=475008.8N(3)推件力 Pt- 10 -Pt=Kt P 孔 n其中 Kt——推件系數(shù)，查表取 Kt=0.055；n——同時卡在凹模洞口內(nèi)的件數(shù)，取 n=2。所以 Pt=0.055×2×40997.8=4509.8N(4)卸料力 Px。Px= P 落 Kx式中 Px——卸料力；Kx——卸料系數(shù)，查表 Kx=0.05所以 Px=0.05××40977.8=2049.9N（5）頂件力 Pd。Pd=Kd（P 落 + P 落 ）式中 Pd——頂件力Kd——頂件系數(shù)，查表取 Kd=0.06所以 Pd=0.06×（40977.8+475008.8）=3096.4N（6）總沖壓力 P 總 沖裁時，壓力機的壓力值必須大于或等于沖裁各工藝力的總和，即大于總的沖壓力?？偟臎_壓力根據(jù)模具結(jié)構(gòu)不同計算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時，總的壓力為P 總 = P 孔 +P 落 + Px+ Pt=40977.7+475008.8+2049.9+4509.8=522566.2N初選壓力機：J23-63 所選擇壓力機的相關(guān)參數(shù)，見表一。表一 所選擇壓力機的相關(guān)參數(shù)型號 公稱壓 滑塊行 最大封閉高度模柄 工作臺尺 可傾斜角封閉高度調(diào)節(jié)- 11 -力/kN 程/mm /mm 直徑/mm寸/mm /· 量/mmJG23-63 630 130 360 50 480×710 30 804.3壓力中心的確定及相關(guān)尺寸的計算模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，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。該磨具結(jié)構(gòu)的設(shè)計與制造壓力中心與模柄中心線相重合。4.4工作零件刃口尺寸的計算在確定工作零件刃口尺寸之前，首先要考慮到工作零件的加工方法和模具的裝配方法，結(jié)合該模具的特點，工作零件的形狀相對比較簡單，適宜采用線切割機床分別加工落料凸凹模、凹模、凹模固定板以及卸料板等，這種加工方法可以保證這些零件各孔的同軸度，使裝配工作簡化，因此工作零件刃口尺寸計算就按分別加工的方法來計算。4.4.1沖孔加工工序同樣也是采用自由公差為IT14級精度，單一的沖孔只沖1個Φ14.5mm的孔，還要保證孔與孔的相互位置關(guān)系均為IT14級的制造精度，凸、凹模的加工精度同樣也取IT6級和IT７級進行加工制造。當(dāng)沖該孔的時候，因為IT14級?。?.5查表2.3.3可得最大、最小沖裁間隙分別為Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm。計算如下：（mm）0456.0.456-T 713).514(d?????（mm）.80 .80 A927=??校核：|δ A| +|δ T|≤Zmax-Zmin0.114≤Zmax-Zmin - 12 -滿足間隙公差條件4.4.2落料加工工序在落料加工工序中要完成的是對直徑為28mm、50mm、90mm的圓形進行落料，其尺寸公差均未標(biāo)注，根據(jù)設(shè)計的規(guī)則取自由公差為IT14級精度，標(biāo)準(zhǔn)公差值由課本表2.3.3查得其公差是0.62mm和0.52mm，然后查課本表2.3.3查得沖模設(shè)計時的最大、最小間隙分別Zmax=0.360mm Zmin=0.246mm則Zmax- Zmin=（0.360-0.246）mm=0.114mm由于制件的精度為IT14級，x取0.52設(shè)凸、凹模的加工精度分別為IT6級和IT6級，可以滿足落料時的精度要求：落Φ28的料： （mm）0684.0.6840A 725).-82()x-(Dma=A ??? ?????（mm）0456.0.456--T 97.ZinT ??落Φ50的料： （mm）0684.0.6840A 92).5-()x-(Dma=A ??? ?????（mm）0456.0.456--T69.4ZinT ??落Φ90的料：（mm）0684.0.6840A 579)7.5-9()x-(Dma=A ??? ?????（mm）0456.0.456--T 322.8ZinT ??校核：|δ A| +|δ T|≤Zmax-Zmin|δ A| +|δ T|＝0.114mm0.114mm≤0.114mm，可以滿足公差條件。4.5卸料件的設(shè)計由以上計算可知卸料力為F=20 49.9N，這個力相對適中，可采用彈簧卸料裝置較- 13 -為合適4.5.1彈簧的設(shè)計計算：1）根據(jù)分析采用的復(fù)合模沖壓力適中，相應(yīng)的卸料力也適中，要求卸料裝置的承載能力也適中，所以采用彈簧是合適。2）根據(jù)模具安裝位置擬選6個彈簧，每個彈簧的預(yù)壓力為F0≧Fx/n=2049.9/6=341.6N3)查有關(guān)彈簧規(guī)格，初選彈簧規(guī)格為：22mm×3.5mm×128mm。其具體參數(shù)為：D=22mm，d=3.5mm，t=12.1mm，F(xiàn) 2=478.43N，△H2=33.95mm，H0=128mm，n=10mm，f=3.395mm。4）計算△H 0：△H 0= F0△H 2/ F2=341.6×33.95/478.43=24.2mm5）校核：設(shè)△H 1=3mm， △H 2=5mm△H=△H 0+△H 1+△H 2=32.2mm由于33.95﹥32.2，即△H 2﹥△H所以，所選彈簧是合適的。- 14 -第五章 模具的總體設(shè)計5.1模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖壓，所以模具類型為復(fù)合模，凸凹模在下，落料凹模和沖孔凸模在上，為典型的倒裝沖孔落料復(fù)合模。5.2定位方式的選擇因為該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進步距采用活動擋料銷定距，簡單，可靠，定位方便。5.3卸料、出件方式的選擇因為工件料厚為1.0mm，相對較薄，卸料力也比較小，故可以采用彈性卸料。又因為是復(fù)合模生產(chǎn)，所以采用上出件比較便于操作和提高生產(chǎn)效率。5.4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)整等因素該復(fù)合模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。5.5工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)模具設(shè)計的基本形式，可以確定模具的基本結(jié)構(gòu)原理。- 15 -5.5.1沖孔凸模的設(shè)計5.5.1.1沖孔凸模長度根據(jù)制件的零件圖可以知道，沖孔凸模的結(jié)構(gòu)為圓形，具體結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體的設(shè)計需要而定。因為所用的沖孔凸模均為圓形，而且由[1]P38(3)的數(shù)據(jù)可得，這里所用的圓形凸模都是不需要特殊保護的小凸模，所以沖孔凸模采用臺階式，一方面加工方便，另一方面又便于裝配和更換。其總長L可根據(jù)具體設(shè)計按如下方式計算，首先其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：由上圖得L=Ht+l自Ht=（0.6+0.8）HkHk= 31.0孔PKl自 =Ha以上各式中 Ht——固定凸模部分長度；Hk——沖孔凸模厚度；P孔 ——沖孔沖裁力，P 孔 =40977.7N；K——系數(shù)，根據(jù)L 孔 =14.5×3.14，查表得K=1;- 16 -l自 ——凸模自由長度；所以Hk= = =16mm31.0孔PK38.4097.?Ht=（0.6+0.8）×16=（10.2～13.6）mm，取Ht=12mm該凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件BII型式，即如上圖所示取D=Φ22mm，l=40mm5.5.1.2凸模強度——壓應(yīng)力校核。校核公式為≦【σ】 壓minFP孔式中 P 孔 ——沖孔沖裁力，N, P 孔 =40997.8N；Fmin——凸模最小斷面積，mm 2；F min=170.6 mm2；【σ】 壓 ——凸模材料的許用壓應(yīng)力，Mpa，凸模材料選用Cr12， 《查手冊》 ，【σ】 壓 =（1000～1600）Mpa，取【σ】 壓 =1000Mpa，= =240.3Mpa﹤【σ】 壓minFP孔 6.170849所以凸模強度符合要求。5.5.1.3凸模剛度——細長桿失穩(wěn)校核。凸模校核公式 l max≦ ??3min/1PEJ?lmax——凸模最大自由長度，mm；P——凸?？倝毫Γ琋, P 孔 =40997.8N;E——凸模材料彈性模量，Mpa，一般取E=2.1×10 5;Jmin——凸模最小斷面積直徑，mm，d=14.7mm；——支承系數(shù)，無導(dǎo)板導(dǎo)向取 =2mm；??n——安全系數(shù)，鋼取2～3mm。代入公式，得- 17 -lmax≦ =107.01mm??3min/1PEJ?實際l 自 =28mm﹤107.01mm所以凸模剛度符合要求。5.5.2 落料凹模組件的尺寸確定和示意圖凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割加工，安排凹模在模架上的位置時，要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合因為本例生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口較高的圓形凹模，其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4 計算： 凹模厚度 H=kb≥15mm 而 0.25×89.57=22.4mm，圓整后取 H=23mm凹模壁厚 C=(1.5～2)H (≥30～40mm)=34.5～46mm取凹模厚度 H=22mm 凹模壁厚 C=35mm凹模直徑 B=89.57+2c=89.57+70=159.57mm式中 b----凹模孔的最大寬度，mm 但 B 不小于 15mmC-----凹模壁厚，mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離；K=系數(shù)，取 0.25凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般?。?.7~2.0）d, d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 15mm，所以根據(jù)《沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件》表 5-8 查得螺孔選用 4×M6 的螺釘固定在下模座。如下圖所示：螺孔到凹模外緣的最小距離 a2=1.0d=1.0×7=7mma3=1.5d=10.5mm- 18 -凹模上螺孔間距由表 5-7 查得最小間距為 5mm。 螺孔到銷孔的距離一般取 b2d,所以 b 應(yīng)大于 14。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用圓凹模板 100×100T10A（JB/T7643.4）即如下圖所示形式：5.5.3凸凹模的設(shè)計結(jié)合工件外形并考慮加工，凸凹模采用整體凸凹模，將落料凸凸模設(shè)計成直通式，沖裁的凸凹模外形及孔均采用線切割機床加工，1 個 M8 的螺釘固定在下墊板上，該副模具中共有三個凸凹模，與凸模固定板配合按 H6/m5。其結(jié)構(gòu)簡圖分別如下所示：- 19 -凸凹模1 凸凹模2凸凹模3- 20 -5.5.4導(dǎo)料銷及擋料銷的設(shè)計條料采用兩個導(dǎo)料銷導(dǎo)料，送進方向上采用一個擋料銷進行定位，導(dǎo)料定位都較可靠，方便，將其固定在卸料板上，在凹模板上設(shè)置避讓孔，其深度稍大于銷頭部高度。5.5.5卸料部件的設(shè)計5.5.5.1 卸料板的設(shè)計4.5.5.1.1卸料板的形狀與尺寸。 卸料板取如下圖所示的圓形版，直徑視情況而定，厚度Hx=14mm；卸料板材料選A3(45鋼)，不用熱處理淬硬。5.5.5.1.2卸料板上成形孔的設(shè)計。 取彈壓卸料板與凸模的雙面間隙為0.1～0.3mm。所以卸料板上與凸模裝配的成形孔尺寸為Dx=Dt+C=89.32+1.3=90.62（mm）式中Dt——落料凸凹模刃口尺寸；C——彈壓卸料板與凸凹模的雙面間隙；5.5.5.2卸料螺釘?shù)倪x用- 21 -卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，公稱直徑為6mm，螺紋部分為8×8。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板超出凸凹模端面1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。5.5.6推件塊的設(shè)計推件塊用來推出卡在凹模里的之間，要有一定的行程空間，材料選用45鋼，其具體尺寸設(shè)計如下圖所示：5.5.7模架及其它零部件的設(shè)計4.5.7.1該模具采用中后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具后側(cè)位置，模具較敞開。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。根據(jù)模具周界的具體尺寸，查[2]P273得采用中間導(dǎo)柱模架最適合具體規(guī)準(zhǔn)是：上模座100×100×30 GB/T2855.5下模座100×100×40 GB/T2855.61的標(biāo)準(zhǔn)模架，材料為HT200。上模座厚度取 30mm，固定板厚度取 15mm，下模座厚度取 40mm，那么該模具的閉合高度：H 閉 ＝H 上模 +Ｌ+H+H 下模 -h2＝30+40+15+20+40-1=144- 22 -其中：L 為凸模長度，Ｌ＝40mm；H 為凹模厚度，H=28mm；h2為沖裁后進入凹模的深度，h 2=1.可見該模具閉合高度小于所選壓力機J23-6.3的最大裝模高度（150mm） ，可以使用。根據(jù)設(shè)計出來的最大閉合高度設(shè)計導(dǎo)柱和導(dǎo)套，有模座上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的尺寸確定選擇的尺寸查[2]p280和p284得：導(dǎo)柱：B22h5×80×35GB/T2861.2B25h5×80×35GB/T2861.2導(dǎo)套：C22H6×100×33 GB/T2861.8C25H6×100×33 GB/T2861.85.5.7.2 模柄與上模座的聯(lián)接采用旋入式的結(jié)構(gòu)，如下圖所示：5.5.8模具總裝配圖通過以上的設(shè)計，可得到如圖 所示的模具總裝圖： ｄ ｔ- 23 -A A模具上模部分主要由上模座、上墊板、凸模、凸模固定板、空心墊板、凸凹模等組成。卸料方式采用彈性卸料，以彈簧為彈性組件。下模部分由下模座、凸凹模板、卸料板、彈簧等組成。沖孔廢料由漏料孔漏出，制件由推件塊從下模推出。5.5.9模具零件的加工工藝本副模具模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。其具體加工過程是：凹模，導(dǎo)料板等零件均是需要淬硬的零件，凹模淬硬以前，在模架的上模- 24 -板上進行裝配，在凹模板上劃出各個孔的圓孔的線，并根據(jù)劃出壓力中心線，使壓力中心線與下模座中心線對正、鉆、攻螺孔，將下模座、凹模、導(dǎo)尺進行校配，校正導(dǎo)尺間距后，鉆、鉸銷釘孔，將三板固定，鉆孔并安裝擋料銷，安裝承料板。然后，將下模全部拆開，將凸凹模熱處理淬硬（在淬硬以前要加工出傳絲孔）后，進行線切割加工，用平面磨床磨平后重新裝配。固定在上模座的上模部分，各凸模和凸模固定板都應(yīng)淬硬，裝配前將凸模淬硬，并完成全部加工，墊板裝配前不淬硬。結(jié)束語- 25 -本課程設(shè)計是我們進行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓(xùn)練。它在我們的學(xué)習(xí)中占有重要的地位。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識同時也鞏固了先前學(xué)到了的知識，同時感觸最深刻的是：所學(xué)知識只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長時間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。在設(shè)計的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊等隊要設(shè)計的問題進行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計，使設(shè)計更具合理性。也使我學(xué)會了設(shè)計過程中對資料的查詢和運用。通過這次設(shè)計，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計、模具設(shè)計及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補充、相互依存的關(guān)系。冷沖壓工藝設(shè)計是針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個綜合分析、計算、設(shè)計過程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。沖壓模具設(shè)計則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計計算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個設(shè)計繪圖過程。歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學(xué)的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。- 26 -- 27 -參考文獻[1]王孝培主編.沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990[2]李紹林主編.實用模具技術(shù)手冊[ M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1998[3]陳錫棟、主編.實用模具技術(shù)手冊[ M].北京：機械工業(yè)出版社，2001[4]模具實用技術(shù)叢書編委會.沖壓設(shè)計應(yīng)用實例[ M].北京：機械工業(yè)出版社，1999[5]楊玉英主編.實用沖壓工藝及模具設(shè)計手冊[ M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004[6]許發(fā)樾主編.實用模具設(shè)計與制造手冊[ M].北京：機械工業(yè)出版社，2000[7]王芳主編.冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)[ M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1998[8]李易、于成功、聞小芝主編.現(xiàn)代模具設(shè)計、制造、調(diào)試與維修實用手冊[ M].北京：金版電子出版公司，2003[9]翟德梅主編.模具制造技術(shù)[ M].河南機電高等?？茖W(xué)校[10]任嘉卉主編.公差與配合手冊[ M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000[11]劉建超主編.沖壓模具設(shè)計與制造 [M]. 北京：高等教育出版社，1996[12]成虹主編.沖壓工藝與模具設(shè)計.北京：電子科技大學(xué)出版社，2002[13]駱志斌主編.模具工實用技術(shù)手冊.南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1999- 28 -