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XXXX大學
畢業(yè)設計開題報告
題 目： 電極板沖孔工藝及模具設計
系 別： 機電工程系
專 業(yè)： 材料成型及控制工程(模具CAD/CAM)
學生姓名：
學 號：
指導教師：
年 月 日
- 4 -
畢業(yè)論文（設計）開題報告
系別
機電工程系
專業(yè)
材料成型及控制工程
班級
模具
姓名
學號
聯(lián)系方式
題目
電極板沖壓工藝及模具設計
1． 選題的意義與目的
模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。
畢業(yè)設計的主要目的有兩個：一是掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用工程軟件進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。本次畢業(yè)設計的任務是電極板沖壓工藝與模具設計，通過本次設計不僅使我們了解沖壓件的結構工藝性和模具結構設計之間的關系，還可以掌握模具設計的步驟與方法。同時，設計過程本身對于我們模具專業(yè)的學生來說就是一種挑戰(zhàn)，是一種創(chuàng)新，也是對自己所學知識的一次檢驗，對我們的設計能力和經驗的積累也是有利的。還有助于我們鞏固書本上所學到的理論知識，加深對專業(yè)知識的理解，將理論知識與實際生產緊密聯(lián)系起來，可以大大提高我們的綜合能力，為將來的工作打下良好基礎。
2． 文獻綜述
模具制造技術迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術的重要組成部分。在現(xiàn)代化工業(yè)進程中，模具的地位及其重要性越來越被人們所重視，一個國家模具工業(yè)技術水平的高低，直接代表著這個國家工業(yè)設計制造水平的技術水平，它在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。
然而，與國際先進水平相比，中國的模具行業(yè)的差距不僅表現(xiàn)在精度差距大、交貨周期長等方面，模具壽命也只有國際先進水平的50%左右，大型、精密、技術含量高的轎車覆蓋件沖壓模具和精密沖裁模具，每年都需要花費大量資金進口。 沖壓模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向 發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、 無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)正向著技術集成化、設備精良化、產品 品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。
三．研究現(xiàn)狀
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。
1.在技術方面：
現(xiàn)代經濟的飛速發(fā)展，推動了我國模具工業(yè)的前進。CAD／CAE／CAM技術的日臻完善和在模具制造上的應用，使其在現(xiàn)代模具的制造中發(fā)揮越來越造的必然趨勢。
計算機輔助設計／輔助制造（CAD/CAM）技術發(fā)展至今已較完善。隨著技術的發(fā)展，CAD/CAM 技術在模具的生產中，將普遍采用經過市場調查及其周密的研究，進行生產決策，下達生產計劃及實施措施，緊接著模具開發(fā)設計者使用模CAD 工作站，完成模具設計中的造型、計算、分析以及繪制工程圖，而且可在設計階段對產品性能進行評價，可使設計者從繁重的繪圖中解放出來，能有更多的時間作創(chuàng)造性的工作[10]。在模具制造過程中引入CAD/CAM 系統(tǒng)后，對于沖壓模具而言，不需要再使用主模型和靠模，加工精度也得到了提高。其主要差別是對尺寸的控制從根本上得到了改善。通常的方法是用CAD 數(shù)據精確地加工出模具的主要型腔表面，然后將其他零件與主要型腔面進行配合加工。
2.在制造方面：
2004年我國共進口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億元.其中國內市場需求為260.4億元,總供應約為213.8億元,市場滿足率為82%.[3]在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此電極板滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。
3.在優(yōu)化方面（發(fā)展趨勢）：
電極板作為沖壓模具方面，可優(yōu)化方面包括材料的優(yōu)化創(chuàng)新，結構方面的優(yōu)化，工藝方面的優(yōu)化，設備方面的更新進步等。
(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2)高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。
(5)提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
(6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
(7)模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
三．創(chuàng)新思路
電極板，運用的范圍很廣泛，如下圖所示。
創(chuàng)新是如今社會所推崇的，結構是要根據不同的部件連接需要而設定，所以在工藝方面設計得更加合理，更加方便加工，生產效率更高。通過分析以及查找相關資料，目前，市場上的大多電極板基本上是成熟的，特點為結構上的不同。工藝方面，復合模和級進模具都適合電極板沖壓，但由于孔心距尺寸精度要求高，為更好地保證尺寸精度，最后確定用復合沖裁的方式進行生產。
四．論文提綱
摘要
本文的主要目標就是構建一個沖壓模具工藝過程，通過上網搜索資料，在專業(yè)書籍中查閱相關知識，對沖壓模具乃至模具設計的整個流程有一個清晰的了解，把理論知識通過畢業(yè)設計運用到實際當中，充分消化沖壓模具設計過程的每一個細節(jié)。通過本次設計，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本技能，懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了相應工程設計規(guī)范和標準，同時對相關的課程進行了全面的復習，使獨立思考能力有了提高。
五．進度安排
序號
任務名稱
開始時間
結束時間
1
選題
2
下達任務書
3
完成開題報告
4
完成初稿設計
6
中期檢查
7
修改，完成終稿
8
答辯
六．參考文獻
[1] 張正修, 張鎮(zhèn).模具產的現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢[J],五金科技,2005(8):1～21,27.
[2] 李發(fā)致編著.模具先進制造技術[M],北京:機械工業(yè)出版社.2003.
［3］楊關全,熊良猛.冷沖模設計資料與指導［M］.第1版.大連:大連理工大學出版社，2007。
[4] 杜光華. 國內外模具鋼發(fā)展現(xiàn)狀. 冶鋼科技，1994（2）：7-13.
[5] 張洪奎，劉笑蓮. 國內熱作模具鋼發(fā)展概況. 熱處理，2003，18（2）：52-58.［6］劉建超,張寶忠.沖壓模具設計與制造［M］.第2版.北京:高等教育出版社，2004.
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［8］鄭水林.超細粉碎原理，工藝，設備急應用. 中國建材工業(yè)出版.1993.51-54
[9] 張夕琴，張金標. CAD／CAE技術在機械設計與模具設計中的應用. 裝備制造技術，2007（11）：57-60.
[10] 鄧小紅，雷云進，陳巧蓮. CAD/CAM/CAE 技術在模具開發(fā)中的應用[J]. 大眾科技，2006，（6）：44.
[11] 盧毓偉. CAD/ CAM 系統(tǒng)在模具制造中的應用[J].電加工與模具，2004 年增刊：31-34.
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［13］ 妹尾允史著.機電一體化電子學入門.科學出版社，2001.54-57
［14］ 高森年編著.機電一體化.科學出版社；2001.91-95
指導教師意見：
指導教師簽名： 年 月 日
教研室或系審核意見：
教研室（系）主任簽名： 年 月 日
備注：本開題報告須裝入學生的畢業(yè)論文（設計）檔案袋存檔。
畢業(yè)設計文獻綜述
題 目： 電極板沖壓工藝及模具設計
系 別： 機電工程系
專 業(yè)： 材料成型及控制工程(模具CAD/CAM)
學生姓名：
學 號：
指導教師：
2016年03月20日
1.前言
模具是現(xiàn)代工業(yè)的重要工藝設備，隨著科學技術的不斷進步，它在國民經濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。
中國的模具行業(yè)產值躋身于世界的第三位，但中國模具行業(yè)的質量并不是世界上最好的，目前還趕不上德國和日本。但我們相信，中國不會因此而停頓，中國模具的發(fā)展，不僅僅是要量上考慮，更應該要從質上考慮，中國模具行業(yè)大有發(fā)展的空間。
沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造=鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多數(shù)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。
2. 正文
一．歷史背景
我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀60年代開始生產精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產能力。
二．沖壓模具市場情況
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈。
沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向
隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。
(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面
沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。
研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態(tài)，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現(xiàn)無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。
(2.)沖模是實現(xiàn)沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。
精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
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、融合形成了現(xiàn)代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為15000~40000r/min），加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現(xiàn)硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min，加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。
(3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面
性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數(shù)控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數(shù)控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數(shù)已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。
近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(shù)控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國內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）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數(shù)控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。
(4)沖壓標準化及專業(yè)化生產方面
模具的標準化及專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產程度已達70%~80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現(xiàn)在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。
3.總結
盡管中國隨著社會的發(fā)展，生產力得到了極大的提高，但是如今的發(fā)展卻遇到了頸瓶，需要改革創(chuàng)新，畢竟簡單低質量的模具已經趨于飽和。我們作為中國未來的新生命需要開拓的是高質量，復雜模具的高層次領域，增強自己的競爭力，在模具領域的高端領域取得自己的一席之位。
參考文獻
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設 計（論 文）說 明 書
題 目 電極板沖孔模設計
學 生
系 別 機 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學 號
指 導 教 師
本科畢業(yè)設計
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計 電極板沖孔工藝與模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級：
學 號：
作者姓名：
2016 年 3 月 28 日
目 錄
前 言 4
第一章、沖壓工藝方案的制定 7
1.1.工藝分析 7
1.2.工藝方案的確定 7
第二章、模具總體結構設計 9
2.1.產品定位裝置 9
2.2.出料裝置 10
2.3.模具工作過程 10
第三章、模具零件的設計與計算 12
3.1.凸、凹模刃口尺寸的計算 12
3.1.1.凸、凹模間隙的選擇 12
3.1.2.凸、凹模刃口尺寸計算 12
3.2.凸、凹模的設計 14
3.2.1.凸模的結構和固定形式 14
3.2.2.凸模長度的確定 14
3.2.3.凸模的強度計算 15
3.2.4.凹模結構形式設計 16
3.2.5.凹模結構尺寸的確定 16
3.3.模板的設計 17
第四章、沖壓設備的選擇 18
4.1.沖壓力計算 18
4.2.選擇壓力機 19
第五章，壓力中心計算 20
總 結 21
致 謝 22
參考文獻 23
前 言
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。
自改革開放以來，到目前為此制造業(yè)在中國國民經濟中占的比重已占到45%，制造業(yè)部門成為GDP增長的主要支撐力量。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。
?目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術，資金密集性的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。對國民經濟的發(fā)展有著輻射性的影響。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低CAD／CAE／CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，CAD/CAE/CAM技術也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應用將越來越廣泛。利用先進的CAD/CAM/CAE技術進行模具的設計與制造，不僅省時省力，實現(xiàn)了無圖紙化加工，而且制品的準確性，減少了試模的次數(shù)，縮短模具的設計及生產周期。模具制造技術將向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。最為重要的是保證了模具使用壽命。
模具制造技術迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術的重要組成部分。模具網CEO、深圳市模具技術學會專家委員羅百輝表示，現(xiàn)代模具制造技術正朝著加快信息驅動、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在模具的CAD/CAM技術，模具的激光快速成型技術，模具的精密成形技術，模具的超精密加工技術，模具在設計中采用有限元法、邊界元法進行流動、冷卻、傳熱過程的動態(tài)模擬技術，模具的CIMS技術，已在開發(fā)的模具DNM技術以及數(shù)控技術等先進制造技術方面。
模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、 “價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
（１）全面推廣CAD／CAM／CAM技術
模具CAD／CAM／CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD／CAM／CAE技術的條件已基本成熟。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD／CAM／CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
（２）高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。
（３）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。
（４）電火花銑削加工
電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣），因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。
（５）提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到３０％左右。國外發(fā)達國家一般為８０％左右。
（６）優(yōu)質材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積（TiN、TiC等）、等離子噴涂等技術。
（７）模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
（８）模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距，但在國家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)迅速。據統(tǒng)計，我國（未包括香港、臺灣、澳門）現(xiàn)有模具生產廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%，2000年總產值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產自用占主導地位，商品化模具僅為1/3左右，國內模具生產仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口量下降，模具技術和水平也有長足的進步。
但是，我們國家的模具產業(yè)并不是完美的。雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。
第一章、沖壓工藝方案的制定
1.1.工藝分析
本設計中，產品形狀如下圖所示：
產品公差比較大，該零件材料紫銅，料厚為5.0mm，因而從尺寸精度和材料方面分析比較適合用沖壓加工。但孔的尺寸相對材料厚度來說，適中，由于考慮到有這個形狀的外形件購買，所以無需加工外形，只需要設計沖中間兩孔的模具，考慮到模具的通用性，設計模具時單個孔單獨沖，兩孔的中心距離就不能按圖紙來做，否則不能實現(xiàn)通用，本次課題考慮，兩個孔分別沖，但可以設計在一個模具里，這個產品年產量只有4000只，屬于小批量生產，兩個孔，可以沖兩次，每個孔定位采用外形定位，在模具結構上采取適當?shù)拇胧┖?，能夠通過定位的方式，可以做別的產品。
1.2.工藝方案的確定
該零件生產屬于小批量生產，且外形毛坯已經加工完成，只需要設計沖孔模，從成本的角度考慮，可以設計簡易模，或者通用模具，這個模具再做完這個產品之后還能加工別的產品，但產品上的孔為1-φ8.33和1-φ14.3，孔的直徑不一樣，不能用同一凸模，凹模加工，這就是本次課題的設計難點。
1、如果落料和沖孔一起實現(xiàn)，做成復合模，沖頭直徑太小，沖頭長度太長，幾乎沒有壽命，沖頭很快就會斷裂。
2、落料和沖孔分開，采用單模，落料是沒問題，可以采用專用模具，這產品年產量只有4000件，成本太高，不劃算。結合單位生產需要，可以設計通用模具，通過調節(jié)模具定位尺寸，沖孔模具可以生產別的型號的零件，所以可以單獨設計沖孔模具，就是要考慮定位方式問題，所以需要在模具結構上想辦法。
3、中間兩個孔可以采用鉆的方法，但這樣的結果就是效率太低，尺寸精度很難保證，這個方法不可取。
4、用級進模做，級進模適合材料薄的小產品，這個產品材料厚度是5毫米，不適合用連續(xù)模做，而且沖頭也是要做成長形的，同樣壽命很短，不建議。
結合以上分析，整個產品的沖壓工藝如下：落料（外形毛坯已經加工好），沖孔（通用模具）。本設計中只需要設計沖孔模
第二章、模具總體結構設計
由于本產品從形狀看，外形需要落料，中間孔需要沖孔，外形毛坯現(xiàn)在已經實現(xiàn)，所以只需要設計沖孔模具，沖兩直徑不一樣大的孔模具。
模具總體結構如圖所示，該模具采用后側導柱模架，采用凸模，即沖頭在上，凹模在下的方式，上模沖頭與固定板過盈配合，直接用樹脂套在沖頭上，都不需要加工卸料板，卸料只需要卸沖孔那部分。采用彈性卸料，沖孔廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出。
2.1.產品定位裝置
由于產品是只沖孔，所以在設計模具時要注意模具的結構，尤其是定位方式，兩邊的孔直徑不一樣，外形尺寸也不一樣，考慮產品的定位，確?？孜缓屯庑蔚某叽缫恢?，確保產品合格，只能靠外形定位，產品外形規(guī)則，所以可以采用L形板做定位，如果需要沖壓別的產品，可以拆換定位板，為方便加工，凹模不能做整體件，熱處理后不能加工螺釘孔，所以在需要沖孔的位置做鑲套，鑲套也可以配套更換大小，這樣可以實現(xiàn)產品尺寸的通用，沖孔的大小通用，為方便操作，提高生產效率，產品兩個孔可以在同一副模具上沖，模具結構圖如下：
圖3-1 模具結構示意圖
1-下模板，2-圓柱銷，3-下墊板，4-凹?？?，5-凹模鑲塊1，6-凹模鑲塊2，7-定位板1，8-內六角螺釘，9-樹脂，10-凸模1，11-凸模固定板，12-上墊板，13-上模板，14-內六角螺釘，15-圓柱銷，16-模柄，17-凸模2，18-定位板2，19-內六角螺釘
2.2.出料裝置
上模采用彈性卸料，彈性卸料力由樹脂壓縮產生的彈性實現(xiàn)卸料，樹脂直接作用于受力點，沖完產品在樹脂的作用下脫離產品，產品可以直接脫離模具，產品有部分在模具外面，方便工人操作。沖孔廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件在模具沖好后可以直接原路拿出。
2.3.模具工作過程
將落料好的平板，沿L形定位板兩直邊插入，一定要插到位。
第一步：上模下行樹脂先接觸到產品，壓縮，壓住坯料，上模繼續(xù)下行，沖頭在固定板墊板等的作用下，一起下滑，壓入凹模，沖頭和凹模之間，將產品的孔沖出，完成沖裁工序；
第二步：上模上行，上模和下模分開，一個沖次完成，樹脂回彈，反向力作用于固定板上，伸出凸模，完成一次沖壓過程。
第三章、模具零件的設計與計算
3.1.凸、凹模刃口尺寸的計算
3.1.1.凸、凹模間隙的選擇
凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。根據零件材料及料厚，查文獻[8]表2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.65 mm， Zmax=0.75 mm。按材料的性能、厚度，這里取Z=0.7mm。
3.1.2.凸、凹模刃口尺寸計算
沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設計沖模的主要任務之一。設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對斷面質量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
沖裁件的質量主要是指斷面質量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應平直、光滑；圓角?。粺o裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應盡可能平整。尺寸應在圖樣規(guī)定的公差范圍內。影響沖裁件質量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結構與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，二是模具本身的制造偏差。
（1）沖孔凸、凹模刃口尺寸計算
由于該零件沖孔都是圓孔，且產品材料厚度相對比較厚，為了保證凸、凹模之間的間隙值，同時為制造方便，凸、凹模采用分開加工的方法。具體可采用成形磨削加工刃口，未標注公差的尺寸，按IT12級取公差。
沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)+Δ/4 （3-1）
=8.23+0.5×0.2=8.330 +0.02
Bj2=(Amin+XΔ)- Δ/4
=14.2+0.5×0.2=14.30 +0.02
沖孔凹模尺寸： Bh1=(Bj+2Z)- Δ/4 （3-2）
=8.33+2×0.35=9.03-0.02 0
Bh2=(Bj+2Z)- Δ/4
=14.3+2×0.35=15-0.02 0
孔心距，本次設計的課題沖孔是單個沖孔，與產品的中心距離尺寸129.8無關，產品控制此尺寸要求，需要通過兩邊定位板的調節(jié)，這里計算的的沖的孔中心距離，只需要保證產品兩邊同時放入定位板（定位板調整正確的前提下），互不干涉就可以，結合圖形對比，本次設計的中心距離L=60
（3-3）
式中 、 —凸、凹?？仔木嗟臉朔Q尺寸（mm）；
—工件孔心距的標稱尺寸（mm）；
—工件孔心距的公差（mm）
3.2.凸、凹模的設計
3.2.1.凸模的結構和固定形式
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同，所以在實際生產中使用的凸模結構形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產品的形狀決定的，它可以采用直身結構也可采用加強型結構。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結劑澆注法固定等。
本設計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理。圓凸?？刹捎酶呔韧鈭A磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質量）。凸模固定方式如CAD圖所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保證在工作時不被拉出，安全可靠。
3.2.2.凸模長度的確定
凸模工作部分的長度應根據模具的結構來確定。此模具結構本身就是超短凸模深孔沖裁，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質量及精度有所下降，嚴重時甚至會使凸模折斷。
根據模具設計結構形式，凸模的長度為
=?+ （3-4）
式中，—凸模長度（mm）；
—凸模固定板的厚度(mm)；它取決于沖件厚度t，一般沖制t<1.5mm的板料時，取10-20mm；當t=1.0-5.0時，取12-18mm，本次設計取18
—附加長度（mm），只要考慮凸模進入凹模的深度（對于沖裁凸模取1mm，對于彎曲凸模根據聽見彎曲高度取，以及模具閉合狀態(tài)下固定板板到凹模之間的安全距離。
將各數(shù)據代入式（4-8）中得：
沖裁凸模長度 =18+25=43，本次設計取45mm。
3.2.3.凸模的強度計算
沖裁時凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當大的壓應力。而在卸料時，又承受有拉應力。因此，在一次沖裁的過程中，其應力為拉伸和壓縮交變反復作用。在一般情況下，凸模的強度是足夠的，因此沒有必要作強度的校核。但針對本產品特點，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應凸模的強度—包括凸模的最小斷面（危險斷面）的承壓能力和抗彎能力進行校核。
（1）凸模承受能力的校核
對凸模最小斷面上的承受能力進行計算時，必須使沖裁力小于或等于危險斷面所允許的最大壓應力。而該模具中凸模刃口最小壁厚3.2mm，故凸模承受能力滿足要求。
（2）失穩(wěn)彎曲應力的校核
凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產生彎曲）的最大長度與導向方式有關，由卸料板導向凸模最大允許長度按下公式計算
（3-5）
式中，—凸模最大允許長度；
—凸模材料彈性模量，對于紫銅，可取=130000MPa；
—凸?；驔_孔直徑(mm)；8.33mm，14.3mm；
—沖件材料厚度（mm）；5mm
—沖件材料抗剪強度（）；240
現(xiàn)對最小凸模直徑8.33進行校核計算，將各數(shù)據代入以上公式得出數(shù)據
=310.6mm，遠長于目前設計的45mm長，所以滿足要求，另一凸模直徑比這個還大，肯定也能滿足。
3.2.4.凹模結構形式設計
凹模在設計中采用鑲套加工而成，為了便于設計、制造、維修。凹模材料與凸模相同，選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC58-62。如圖所示，為沖裁凹模刃壁形式，適用于沖裁模。一般可以使用電火花穿孔加工凹模，由于所沖孔為圓形，所以建議鑲套的外形也是圓的，加工時保證其內外孔同心即可。
3.2.5.凹模結構尺寸的確定
凹模設計應考慮的事項是關于凹模強度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽?，在實用上是和制件尺寸一起來考慮的。它關系到制件質量的好壞，因此對其加工表面質量亦必須予以充分的考慮。
凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強度。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結構形式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，特別是對于復雜形狀的沖件，其凹模的強度計算就相當?shù)膹碗s。因而，在目前一般的生產實際情況下，通常都是根據沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等來進行概略的估算及經驗修正。結構尺寸計算如下：
（1）凹模外形尺寸，由于產品在沖孔時以平板外形做定位，所以設計凹?？驎r需要適當增大外形，方便調節(jié)定位板，或者加工其他零件不干涉。
（2）凹模厚度：凹模厚度h根據沖裁力F選擇。
首先算沖裁力：
（3-6）
式中，L— 沖孔周邊長度（mm）；
t— 材料厚度（mm），t=5.0mm；
t— 材料抗剪強度（MPa），τ=240MPa；
K— 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
算得整個沖壓工序中沖裁周邊長度L=3.14×(14.3+8.33)=71.058mm，代入式（3-6）得：
F=1.3×71.058×240×5.0=110850.792N≈110.85KN
由文獻[10]中取凹模厚度h=35mm，鑲塊外圓與凹模框內孔緊貼，過盈配合，所以凹模壁厚必然大于35，無需單獨核算。
（3） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計算[10]：
沖件料厚t≤3 mm，h0=3 mm；
沖件料厚t>3 mm，h0=t；
所以，這里取h0=5 mm。
3.3.模板的設計
標準的沖孔模模板包括：卸料板、固定板、凹模、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的三塊模板，也是模具中不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板直接用的樹脂卸料，主要起卸料、壓料作用；凹模板前面已經提到，充當凹模刃口。各零件尺寸見CAD圖紙。
第四章、沖壓設備的選擇
根據所要完成的沖壓工藝性質、生產批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設備類型。開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產中。
閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產。
雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調，適用于較復雜的大中型拉深件的生產。
綜合考慮，采用開式曲柄壓力機。
4.1.沖壓力計算
該沖孔模采用彈性卸料和下出料方式。
由4.2節(jié)及4.4節(jié)計算知：；F=110.85KN，
計算推件力，查文獻[8]表2-15得推件力系數(shù)，卸料力系數(shù)，
則： Fx=Kx Fp （5-1）
（5-2）
表3—1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
＞0.1~0.5
＞0.5~2.5
＞2.5~6.5
＞6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金
純銅，黃銅
0.025~0.08
0.02~0.06
0.03~0.07
0.03~0.09
對于表中的數(shù)據，厚的材料取小值，薄材料取大值。
刃口高度尺寸和產品一致，所以每次推件只推一次，即n=1
所以，=0.03×110.85=3.325KN
Fx=Kx Fp=0.02×110.85=2.217KN
=110.85+3.325+2.217=116.392KN
所選壓力機的公稱壓力必須大于 。
4.2.選擇壓力機
根據上述沖壓力的計算，初步選用型號為J23-16開式雙柱可傾壓力機。該型號壓力機主要技術規(guī)格如下[8]：
公稱壓力 160KN；
滑塊行程 70mm；
最大閉合高度 220mm；
最大裝模高度 160mm；
連桿調節(jié)量 60mm；
工作臺尺寸（前后mm 左右mm）；300×450
墊板尺寸（厚度mm 孔徑mm）；60×160
模柄孔尺寸（直徑mm 深度mm）；φ40×50
最大傾斜角 25°；
由圖紙計算知：模具閉合高度161mm
故，所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式
還可以看出161在 ，所以滿足要求。
第五章，壓力中心計算
沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產生偏載，導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的壽命。因此，設計時應該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合。
首先：
P1——沖φ8.33孔力 P1=KLδτ，得P1=3.14×8.33×5×1.3×240=40.803KN
P2——沖φ14.3孔力 P2=KLδτ，得P2=3.14×14.3×5×1.3×240=70.047KN
Y1——P1到X軸的力臂 Y1=0
X1——P1到Y軸的力臂 X1=-30
Y2——P2到X軸的力臂 Y2=0
X2——P2到Y軸的力臂 X2=30
根據合力距定理：
YG=（Y1F1+Y2F2）/（F1+F2）
XG=（X1F1+X2F2）/（F1+F2）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y軸的力臂；XG=7.9
所以該模具壓力中心為（7.9，0），在模柄軸心的范圍內。
總 結
設計是源頭，設計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%～80%。所以，作者在設計時詳盡地考慮了模具結構，考慮提高生產率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設計，在實際生產中要具體問題具體分析，根據實際狀況進行模具調整也是必需的。在生產中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時，應該多注意細節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時，要認真仔細，以防損傷模具。定期的維護、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
從整個設計過程來看，該產品采用可調定位結構，模具結構設計合理，加工簡單，操作方便，工作效高，零件成形質量好，大大提高了生產率，降低了生產成本，滿足了生產需求，而且該設計思路可擴展推廣到其它類似零件的產品模具設計中。當然，由于作者知識水平有限，對實踐的缺乏，當中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實踐當中不斷地完善和創(chuàng)新！
致 謝
本次設計是在指導老師的悉心指導下完成的，其間得到了×××老師的指導。導師敏銳的學術思想，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，認真的工作作風使學生受益非淺。值此成文之際，特向老師致以忠心的感謝和誠摯的敬意。
作者在設計過程當中，得到同窗好友×××、×××、×××、×××、×××的支持以及在AutoCAD2004軟件應用、參考資料提供等方面的具體性指導和幫助，在此作者向他們表示深深的謝意。非常感謝他們同我一起學習和生活，在美麗的昌航留下我們真摯的友誼。
特別感謝我的父母，是他們對我的支持和無私的奉獻，使得我能夠順利完成學業(yè)。
最后，謹以此文獻給所有關心和幫助過我的人們！
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