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蚌埠學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
機械與車輛工程
系
2016
屆
材料成型及控制工程
班
學生姓名
學 號
課題名稱
中文：連接板的沖壓模具設(shè)計
英文：Stamping Die Design of Fixation Connetion Plate
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容與要求（包括設(shè)計的技術(shù)參數(shù)要求）
連接板的形狀和尺寸如下圖所示：
技術(shù)要求：
材料：2.0mm的Q235。
數(shù)量：60萬件。
（1）、撰寫開題報告一份（包括國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，課題的研究目的與意義，課題的實施方案，課題的進程安排）；
（2）、翻譯一篇外文文獻，不低于3000漢字；
（3）、繪制沖壓件三維視圖1幅；
（4）、繪制沖壓模具裝配圖1幅，A0圖；
（5）、繪制模具工作零件圖，所有加工零件；
（6）、編制零件加工過程卡，工作零件2～4份；
（7）、編寫設(shè)計說明書，內(nèi)容包括：工件沖壓工藝分析；確定沖壓工藝方案；確定沖壓件的展開料形狀、尺寸和排樣方式；確定模具類型及結(jié)構(gòu)形式；進行設(shè)計計算；選擇沖壓設(shè)備；編制模具總裝圖和非標準件零件圖等，不低于10000字。
二、設(shè)計（論文）需要的工作條件
學習過《畫法幾何與機械制圖》、《機械設(shè)計基礎(chǔ)》、《公差與互換性技術(shù)》、《冷沖壓工藝與模具設(shè)計》、《模具制造工藝學》等先導課程；具備計算機，可以熟練利用二維和三維計算機繪圖軟件。
三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻
[1] Amir Mostafapur, Sattar Ahangar, Reza Dadkhah. Numerical and experimental investigation of pulsating blankholder effect on drawing of cylindrical part of aluminum alloy in deep drawing process [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013（69）：1113-1121.
[2] H. T. Yeo, Y. Choi, K. D. Hur. Analysis and design of the prestressed cold extrusion die [J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2001（18）：54-61.
[3] 翁其金，徐新成. 沖壓工藝及模具設(shè)計 [M]. 北京：機械工藝出版社，2007.
[4] 武曉紅. 沖壓模具結(jié)構(gòu)與模具的可靠性分析 [J]. 模具制造，2009（9）：50-54.
[5] Yuan Anfu. Cold extrusion of a long trapezium spline and its forming analysis [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2009（41）：461-467.
[6] 伍先明，劉厚才，蔣海波. 沖壓模具設(shè)計指導 [M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2014.
[7] 李衛(wèi)民. 沖壓工藝與模具設(shè)計 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2010.
[8] 湯酞則. 冷沖模課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導 [M]. 長沙：湖南大學出版社，2008.
[9] Bor-Tsuen Lin, Ming-Ren Chang, Hau-Luen Huang, et al. Coputer-aided structural design of drawing dies for stamping processes based on functional features [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2009（42）：1140-1152.
[10] 鄭家賢. 沖壓模具設(shè)計實用手冊 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.
[11] 張云亮，張澤浩. 論沖壓模具的可持續(xù)發(fā)展 [J]. 模具制造，2014（6）:1-6.
四、進度計劃及指導安排
任務(wù)書審定日期： 年 月 日 指導教師（簽字）
任務(wù)書批準日期： 年 月 日 教研室主任（簽字）
任務(wù)書下達日期： 年 月 日 學 生 （簽字）
注： ⑴本表在所報課題審查批準后由指導教師填寫（A4紙雙面打印一式三份），一份下達給學生，裝訂在畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）檔案袋中，一份本人留底；一份交系里以備教學檢查參照。⑵ 紙張不夠可另附頁。
3
模具零件加工工藝
凹模的加工工藝
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成150mmX130mmX30mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
銑床
4
鉗工
劃線，鉆螺紋孔M8，銷釘孔φ7.8,和型腔部分的穿絲孔φ5mm，
鉆床
5
銑加工
銑凹模刃口臺階10mm
銑床
6
熱處理
淬火,回火,保證HRC60~64
7
磨加工
磨刀口平面
平面磨床
8
退磁
鉗工退磁
9
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
10
鉗工
磨各配合面達要求
11
檢驗
凸凹模的加工工藝
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成55mmX35mmX48mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
銑床
4
鉗工
劃線，鉆穿絲孔，及廢料孔
鉆床
5
熱處理
淬火,回火,保證HRC58~62
6
磨加工
磨刀口平面
平面磨床
7
退磁
鉗工退磁
8
線切割
線切割加工孔,錐度和外形，保證外形尺寸
線切割
9
銑
銑加工，銑側(cè)面臺階，保證刃口尺寸
銑床
10
鉗工
磨各配合面達要求
11
檢驗
固定板的加工工藝
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成150mmX130mmX20mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
銑床
4
磨加工
磨平面
平面磨床
5
退磁
鉗工退磁
6
鉗工
劃線，鉆φ9，銷釘孔φ7.8,和中間凸模孔的穿絲孔φ3mm，
鉆床
7
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
8
銑
銑加工，銑凸?？着_階，保證刃口尺寸
銑床
9
鉗工
磨各配合面達要求
10
檢驗
卸料板的加工工藝
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
將毛坯鍛成150mmX130mmX20mm
2
熱處理
退火
3
銑六面
銑加工，保證外行尺寸，留0.3-0.5的磨量
銑床
4
磨加工
磨平面
平面磨床
5
退磁
鉗工退磁
6
鉗工
劃線，鉆孔攻絲M6,和中間孔的穿絲孔φ3mm，3-定位銷孔
鉆床
7
線切割
線切割加工，保證內(nèi)孔尺寸
線切割
8
鉗工
磨各配合面達要求
9
檢驗
XXXX學院
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書
題 目 連接板倒裝復合模設(shè)計
學 生
系 別
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學 號
指 導 教 師
畢業(yè)設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求
內(nèi)容：如圖所示的零件，
（1）生產(chǎn)批量：大批量；
（2）材 料：Q235；
（3）材料厚度：t=2.0mm。
摘 要
沖壓模具主要是將板料分離或成形而得到制件的加工方法。因為模具的生產(chǎn)主要是大批量的生產(chǎn)，而且模具可以保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量，模具的設(shè)計與制造主要考慮到模具的設(shè)計能否滿足工件的工藝性設(shè)計，能否加工出合格的零件，以及后來的維修和存放是否合理等。
本文闡述了沖壓復合模的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作過程，通過工藝分析，采用落料沖孔工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定模具類型。該模具采用后側(cè)導柱模架，左右兩邊的導柱和導套采用同一型號。落料凹模采用整體結(jié)構(gòu)，廢料從凸凹模的開槽中卸出。本模具性能可靠，運行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強度和生產(chǎn)成本。
關(guān)鍵字：沖壓；落料沖孔；復合模；模具結(jié)構(gòu)
目 錄
摘 要 3
第一章、緒論 6
第二章、沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定 7
2.1.材料分析 7
2.2.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 7
2.3.沖裁件尺寸精度和表面粗糙度要求 7
2.4.沖裁方案的確定 8
第三章、排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算 9
3.1.排樣的設(shè)計 9
3.2.搭邊的選取 9
3.3.材料利用率的計算 11
第四章、沖裁工藝力的計算 12
4.1.沖裁力的計算 12
4.1.1.沖裁力的計算公式 12
4.2.卸料力、推件力的計算 12
4.3.沖壓壓力中心計算 13
第五章、沖壓設(shè)備的選擇 15
5.1.沖壓設(shè)備選擇 15
第六章、沖裁模工作部分設(shè)計計算 16
6.1.沖裁間隙 16
6.2.模具刃口尺寸的計算 16
6.2.1.落料部分刃口設(shè)計計算 17
6.2.2.沖孔部分刃口設(shè)計計算 18
第七章、卸料零件計算 20
7.1.卸料裝置的選擇 20
第八章、主要零部件設(shè)計 21
8.1.落料凹模設(shè)計 21
8.1.1.落料凹模刃口形式 21
8.1.2.落料凹模外形和尺寸的確定 22
8.1.3.落料凹模的結(jié)構(gòu)形式 22
8.2.凸凹模設(shè)計 23
8.2.1.模具的結(jié)構(gòu)形式和固定方法 23
8.2.2.凸凹模長度的確定 24
8.2.3.凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計 24
8.3.沖孔凸模 25
8.3.1.沖孔凸模的固定形式 25
8.3.2.凸模強度校核 25
第九章、標準件的選擇 26
9.1.模架及模柄的選擇 26
9.2.凸模固定板及墊板的選擇 26
9.3.模具閉合高度的校核 26
9.4.卸料螺釘 27
9.5.螺釘及銷釘?shù)倪x擇 27
總 結(jié) 28
參考文獻 29
第一章、緒論
我國模具近年來發(fā)展很快，我國模具無論是從品種數(shù)量還是精度方面都有了大幅度 的提高模具對工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)的影響也越來越大我過模具也由過去靠進口都逐步自行設(shè)計制造使模具加工工藝手段上升一個臺階同時為先進工藝發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)特別是模具成型表面的特種加工工藝的研究和發(fā)展使模具加工精度和粗糙度都有了很大的改善。過去，我過只能制造簡單的，容易加工的模具，目前我國發(fā)展迅速，已經(jīng)可以制造大型的，高精度的模具，而且模具壽命長。例如，在沖壓模具方面，我國制造的電機定轉(zhuǎn)子硅鋼片硬質(zhì)合金多工位自動級進模，電子電器行業(yè)用的50余位工位的硬質(zhì)合金多工位自動級進模，都已經(jīng)超過國際同類模具產(chǎn)品的技術(shù)水平。我國模具制造業(yè)近十余年的年工業(yè)產(chǎn)值持續(xù)以 15%的增長速度在迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的一個非常重要的工業(yè)分支。
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展，尤其是私營企業(yè)，迅猛發(fā)展。浙江寧波和黃巖，余姚等地素有“模具之鄉(xiāng)”之稱?！ ?
近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具，單套模具生產(chǎn)能力已能生產(chǎn)單套重量達50多噸的模具。中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能獨立生產(chǎn)。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模在國內(nèi)，江蘇，這兩等地已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也是發(fā)展很快，引進國外先進技術(shù)，也已達到相當高的水平。
第二章、沖壓件工藝性分析及沖裁方案的確定
2.1.材料分析
沖裁材料為Q235，查文獻[1] ：屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服點σs=240MPa，抗拉強度σb=380-470MPa，，抗剪強度τ=310-380MPa，延伸率不小于21-25％，塑性好，焊接性好，適合沖裁。
2.2.沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性
沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設(shè)計成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料，矩形孔兩端宜用圓弧連接，以利于模具加工。從產(chǎn)品形狀看，產(chǎn)品屬于圓形，四周是圓弧的，這樣凹模不會因為熱處理應(yīng)力集中而導致開裂。
沖裁件凸出或凹進的部分不能太窄，盡可能避免過長的懸臂和窄槽，如圖2-2所示。最小寬度b一般不小于1.5t，若沖裁材料為高碳鋼，b≥2t, ，當材料厚度t<1mm時，按1mm計算。該工件凸出部分的寬度為9mm。9mm≥1.5t=1.5×2=3mm，滿足條件。
沖裁件的孔徑因受沖孔凸模和剛度的現(xiàn)在，不宜太小，否則容易折斷和壓彎，沖孔的最小尺寸取決于沖壓材料的力學性能，凸模強度和模具結(jié)構(gòu)。該沖裁件的孔徑d=4mm≥1.5t=1.5×2=3mm，查文獻[2]：P75表2-18，用無保護套凸模沖孔。
2.3.沖裁件尺寸精度和表面粗糙度要求
表2-2 沖裁件孔中心距公差 （mm）
材料厚度t
普通沖孔公差
高級沖孔公差
孔距中心尺寸
≤50
50~150
150~300
≤50
50~150
150~300
≤1
±0.1
±0.15
±0.2
±0.03
±0.05
±0.08
1~2
±0.12
±0.2
±0.3
±0.04
±0.06
±0.1
2~4
±0.15
±0.25
±0.35
±0.06
±0.08
±0.12
4~6
±0.2
±0.3
±0.40
±0.08
±0.10
±0.15
2.4.沖裁方案的確定
沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁。
復合沖裁是在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置同時完成兩個或兩個以上的工序；級進沖裁是把一個沖裁件的幾個工序，排列成一定順序，組成級進模，在壓力機的一次行程中，模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的工序，除最初幾次沖程外，每次沖程都可完成一個沖裁件。該工件包括外形落料、中間沖孔兩個基本工序，可以有以下三種工藝方案：
方案一：先落料，后沖孔。工序分開，采用單模生產(chǎn)。
方案二：落料和沖孔復合沖壓。工序復合，采用復合模生產(chǎn)。
方案三：先沖孔，后落料級進沖壓。采用相對復雜的級進模生產(chǎn)。
方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具才能完成，生產(chǎn)效率也低，如此則浪費了人力、物力、財力，從經(jīng)濟性的角度來考慮不妥當，難以滿足大批量的生產(chǎn)要求。
方案二采用倒裝復合模生產(chǎn)，與方案一相比，倒裝復合模具把凸凹模放在下模，雖然模具結(jié)構(gòu)較方案二簡單，可沖工件的孔邊距也較大，但是工件的平整性較方案一差。
方案三采用沖孔落料級進模具生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度高，先沖孔后落料，但是其模具結(jié)構(gòu)復雜，生產(chǎn)周期長，成本高。
通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。
第三章、排樣圖的設(shè)計及材料利用率的計算
3.1.排樣的設(shè)計
沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。合理的工序排樣，直接影響到材料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)操作是否方便與安全等，因此，排樣是沖裁工藝設(shè)計與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中任何一項都是很重要的工作。
1． 結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié)構(gòu)廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。
2． 工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。
合理的排樣方法，應(yīng)是將工藝廢料減到最少?？紤]到該工件的外形特征和材料的利用情況，此采用以上的的排樣方式。
3.2.搭邊的選取
（一）搭邊
搭邊值的選取關(guān)系到送料的順利進行、制件的質(zhì)量、材料的利用率、模具壽命。
搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小就不能發(fā)揮搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值過小，會使作用在凸模側(cè)面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長的分布不均勻，引起模具刃口的磨損。
搭邊值一般由經(jīng)驗確定，根據(jù)工件寬和材料厚度，由文獻[2] P72表2-13，選工件間搭邊值a=1.5mm,側(cè)面搭邊a1=1.8mm。
（二）條料寬度的確定
排樣方案和搭邊數(shù)值確定后，即可確定條料或帶料的寬度和進距。
條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮到模具的結(jié)構(gòu)中是否采用側(cè)壓裝置和側(cè)刃，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)分別計算。
進距是指條料在模具上每次送進的距離，進距的計算與排樣方式有關(guān)，每個進距可以沖出一個零件，也可以沖出幾個零件。進距是決定擋料銷位置的依據(jù)，由于產(chǎn)品一頭大，一頭小，類似T形零件，所以可以采用錯位排樣法。
每次只沖一個零件的進距的計算公式為
（3-1）
式中 B——平行于送料方向工件的寬度；
a——沖件之間的搭邊值。
A=6.5+4.5+1.5=12.5mm。
考慮到工件形狀的特殊性，此工件在生產(chǎn)的過程中送料時將使用定位銷導向，如圖3-1：
條料寬度
B-Δ=(Dmax+2a)-Δ
=(4.5+27+6.5+2×1.8) -0.3=41.6-0.3 mm
條料與定位銷之間的間隙△查表3-1得△=0.3mm,
如圖3-1所示。
圖3-1沖裁件的排樣
3.3.材料利用率的計算
一個步距的材料利用率h為
h= (3-2)
上式引自文獻[2]P67式2-21.
式中 A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2）；
N——一個布距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
H——進距（mm）；
沖裁件的面積A=354.1262mm2
故一個進距內(nèi)的材料利用率為
η=nF/Bs×100%
η=1×354.1262/12.5×41.6×100%=68.1%
第四章、沖裁工藝力的計算
4.1.沖裁力的計算
沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、頂件力的計算。
4.1.1.沖裁力的計算公式
沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)。考慮到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力F（N）：
（4-1）
上式引自文獻[2]P50式（2-1）。
式中 L——沖裁件周邊長度（mm）；
t——材料厚度（mm）；
τ——材料抗剪強度（MPa）；
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，一般取系數(shù)K=1.3。
沖裁件周邊長度L=135.336mm，（包括外形和孔，89.656+3.14×8+4+4+3.14×4）
材料的抗剪強度（MPa）查文獻[1]P25表2-7：取τ=380 MPa
故沖裁力F（N），F(xiàn)=LTσb=380×1.3×135.336×2=133711.968N=133.712KN
式中σ——材料的抗剪強度（MPa）。
4.2.卸料力、推件力的計算
從凸模上將零件或廢料卸下來的力稱卸料力，順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料從凹模腔推出的力稱推件力。
卸料力、推件力是由壓力機和模具的卸料、頂件裝置獲得的。影響這些力的因素主要有材料的力學性能、材料厚度、模具間隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。在此用經(jīng)驗公式計算：
=0.05F=0.05×380×1.3×89.656×2=4429N=4.429KN （4-2）
=0.055nF
=0.055×2×380×1.3×（3.14×8+4+4+3.14×4）×2=4964.5N=4.965KN（4-3）
式（4-2）、（4-3）引自文獻[2]P52。
式中 F——沖裁力；
、——分別為卸料力、推件力、頂件力系數(shù)，其值查表4-1。
表4-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料厚（mm）
K卸
K推
K頂
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
0.02～0.06
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁 鋁合金
紫銅 黃銅
0.025～0.08
0.02～0.06
0.03～0.07
0.03～0.09
注：表4-1引自文獻[2]。卸料力系數(shù)K卸在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜時取上限值。
沖裁時，所需沖壓力為沖裁力、卸料力和推件力之和，這些力在選擇壓力機時是否要考慮進去，應(yīng)根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)區(qū)別對待。
采用剛性卸料裝置和下出料的沖裁模的總壓力為
（4-4）
采用彈性卸料裝置和下出料的總壓力為
（4-5）
采用彈性卸料裝置和上出料方式的的總壓力為
（4-6）
式（4-4）、（4-5）、（4-6）引自文獻[2]P52。
因為工件厚2.0mm，相對較薄，卸料力也比較小，故采用彈性卸料裝置上出料方式，總沖壓力F總：
F總=F沖+F卸+F推=133.712+4.429+4.965=143.106KN
4.3.沖壓壓力中心計算
沖裁時的合力作用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滑塊的壓力中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具壽命和壓力機的使用壽命。
計算壓力中心時，如圖4-2所示。為了減少計算，坐標設(shè)在和上，此時=0，=0，可少算兩個數(shù)。將xoy坐標系建立在圖示的對稱中心上，將沖裁輪廓線按集合圖形分解為10段基本線段。若選用JH23-16沖床，模柄孔Φ40，壓力中心點仍在壓力機模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。有關(guān)計算如表4-1。
其計算公式如下：
=0 （4-8）
=0 （4-9）
式（4-8）、（4-9）引自文獻[2]P248。
式中 x1、x2……xn——各圖形沖裁力的x軸坐標（mm）；
y1、y2……yn——各圖形沖裁力的y軸坐標（mm）；
、……——各圖形沖裁周邊長度（mm）。
由于外形基本對稱，所以整個模具的壓力中心即為模具中心，所以
根據(jù)合力距定理：
XG=（X1F1+X2F2+X3F3+X4F4）/（F1+F2+F3…）
YG=（Y1F1+Y2F2+Y3F3+Y4F4）/（F1+F2+F3…）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=0
所以該模具的壓力中心為（0,0）。
第五章、沖壓設(shè)備的選擇
5.1.沖壓設(shè)備選擇
考慮到制件的精度要求，參考文獻[2]P49初選JH23-16壓力機，其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：160KN
滑塊行程：50mm
行程次數(shù)：150次/min
最大封閉高度：220mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm
工作臺尺寸（前后×左右）：300mm×450mm
墊板尺寸（厚度×孔直徑）：40mm×210mm
立柱之間距離：220mm
模柄孔尺寸（直徑×深度）：Φ40mm×60mm
電動機功率：1.5/kw
第六章、沖裁模工作部分設(shè)計計算
6.1.沖裁間隙
沖裁間隙是沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。沖裁間隙有單邊間隙和雙邊間隙之分，單邊間隙用C表示,雙邊間隙用Z表示。
間隙值是否合理，對沖裁件尺寸精度、產(chǎn)品平面度、模具壽命、沖裁力大小，壓力機的選擇等影響很大，是沖裁工藝和模具設(shè)計過程中一個極其重要的數(shù)據(jù)。
確定模具間隙的方法主要有理論計算法和查表選取法兩種。一般直接采取查表的方法，直接明了。
本模具所沖裁的材料為Q235,材料厚度為2.0mm，查表得：=0.14mm，=0.24mm，由于長期沖裁，模具有磨損，所以本次設(shè)計選擇的間隙比中間值0.19適當小點，取0.16。
6.2.模具刃口尺寸的計算
沖裁件的尺寸精度和質(zhì)量，主要決定于模具刃口的尺寸計算，合理的間隙值也必須依靠模具刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸及其公差是設(shè)計沖裁模的主要任務(wù)之一。
（一）計算原則
由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件截斷面都是帶有錐度的，且落料件的外形尺寸等于凹模尺寸，沖裁件的沖孔尺寸等于凸模尺寸。在設(shè)計過程中，落料件是以外形為基準，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準。沖裁過程中，凸、凹模要與產(chǎn)品板料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使間隙越用越大。因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循下述原則：
（1）落料模先確定凹模尺寸，其標稱尺寸應(yīng)取接近或者等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。
（2）沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標稱尺寸應(yīng)接近或者等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔。凹模刃口的標稱尺寸應(yīng)比凸模大一個最小合理間隙。
（二）計算方法
模具工作部分尺寸及公差的計算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。
1.凸模與凹模分開加工 凸、凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件，為了保證凸、凹模間隙小于最大合理間隙，不僅凸、凹模分別標注公差（凸模，凹模），而且要求有較高的制造精度，以滿足如下條件
（6-2）
或取
（6-3）
也就是說，新制造的模具應(yīng)該是，如圖6-5所示。否則制造的模具間隙已超過允許的變動范圍~，影響模具的使用壽命。
2.凸模與凹模配合加工 對于沖制件形狀復雜或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作為基準件，然后根據(jù)此基準件的實際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。因此，只需在基準件上標注尺寸及公差，另一件只標注標稱尺寸，并注明“××尺寸按凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣?？煞糯蠡鶞始闹圃旃?。其公差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。
由于復雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢不同，所以基準件的刃口尺寸計算方法也不相同。
6.2.1.落料部分刃口設(shè)計計算
應(yīng)以凹模為基準件，然后配做凸模。
圖示為落料件，先做凹模，凹模磨損后，（圖6-6右圖的點畫線位置），刃口尺寸的變化有增大、減小、不變?nèi)N情況。因此凹模尺寸應(yīng)按不同情況分別計算。
① 凹模磨損后尺寸變大（圖中A類）。
計算這類尺寸，先把工件圖尺寸化為A0-△，再按落料凹模公式計算:
（6-1）
上式引自文獻[2]P64式（2-11）。
式中Ad——凹模刃口尺寸（mm）；
A——工件標稱尺寸（mm）；
△——工件公差（mm）；
δd ——凹模制造偏差（mm）；δd=△/4。
落料凹模尺寸：Aj1=(Amax-XΔ)+ Δ
=9.05-0.5×0.1=9-0.02 0;
Aj2=(Amax-XΔ)+ Δ
=13.1-0.5×0.2=13-0.02 0;
該零件落料時凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值～=0.22-0.26mm。本設(shè)計中取0.24。
落料凸模尺寸：A1=(Aj1-Z)+ Δ
=9-0.16=8.840 +0.02;
A2=(Aj2-Z)+ Δ
=13-0.16=12.840 +0.02;
6.2.2.沖孔部分刃口設(shè)計計算
由于沖出的孔形狀簡單，所以凸模與凹模分開加工。
由文獻[2]P58表2-5查得
=0.14mm =0.24mm
-=（0.24-0.14）mm=0.1 mm
由文獻[2]P58表2-10查得凸、凹模的制造公差：
=0.02 mm, =0.02 mm
/2=（0.0+0.02）/2mm=0.02 mm<-
工件尺寸Φ4mm未標注尺寸公差，按照IT10級精度處理，x=0.5,，工件公差△=0.04，
沖孔凸模尺寸：Bj1=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=3.95+0.5×0.1=40 +0.02
Bj2=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=7.95+0.5×0.1=80 +0.02
沖孔凹模尺寸：Bh1=(Amin+Z)- Δ/4
=4+0.16=4.16-0.02 0
Bh2=(Amin+Z)- Δ/4
=8+0.16=8.16-0.02 0
孔中心距離尺寸，按圖紙要求公差為±0.01,
即:L1=27±0.01
L2=4±0.01
第七章、卸料零件計算
7.1.卸料裝置的選擇
因為工件料厚為2.0mm，相對較薄，卸料力也比較小，故采用彈性卸料。根據(jù)卸料力4429N采用4個彈簧，此時每個彈簧擔負的卸料力為約1107.25N。4個彈簧壓力無法卸出產(chǎn)品，所以建議選擇樹脂。
沖裁時卸料板的工作行程h2= t+1=3mm；考慮凸模的修模余量h3=3mm，樹脂的預壓量為h1；故樹脂總壓縮量為
H總=h1+h2+h3=h1+6 mm
考慮卸料的可靠性，樹脂在預壓量為h1時就有應(yīng)力600N的壓力。初選樹脂直徑d=19mm,工作極限負荷500N；自由高度h0=25mm,工作極限載荷下彈簧的變形量hj=6.3 mm。
第八章、主要零部件設(shè)計
8.1.落料凹模設(shè)計
凹模的設(shè)計是模具設(shè)計一項很重要的工作。
8.1.1.落料凹模刃口形式
凹模刃口通常有如圖9-1所示的幾種形式。
圖9-1 凹模的刃口形式
圖a的特點是刃邊強度較好該刃口形式的特點是刃邊強度較好，刃磨后工作部分尺寸不變,但洞口易積存廢料或制件,推件力大且磨損撒,刃磨時磨去的尺寸較多。一般刃磨后工作部分尺寸不變，但洞口積存廢料或制件，推件力大且磨損大，刃磨時磨去的尺寸較多。一般用于形狀復雜和精度要求較高的制件,對向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。
圖b的特點不易積存廢料或制件,對洞口磨損及壓力很小,但刃邊強度差。且刃磨后尺寸稍有增大,不過由于它的磨損小,這種增大不會影響模具壽命。一般適用于形狀較簡單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。
圖c、d與圖b相似,圖c適用于沖裁較復雜的零件;圖d適用于沖裁薄料和凹模厚度較薄的情況。
圖e 與圖a相似,適用于上出件或上出料的模具。
圖f 適用于沖裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（35～40HRC），采用這種形式可用手錘打斜面以調(diào)整間隙，直到試出滿意的沖裁件為止。
考慮到本模具的出件方式和精度要求，此落料凹模采用直刃口形式。
8.1.2.落料凹模外形和尺寸的確定
圓形凹?？捎衫錄_模國家標準或工廠標準件中選用。非標準尺寸的凹模受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論計算方法確定，一般按照經(jīng)驗公式概略地計算，如8-2圖所示：
凹模高度 H=Kb (≥15mm)
凹模壁厚 c(1.5～2)H（≥30～40mm）
式中 b——沖壓件最大外形尺寸
K——系數(shù)，考慮板材厚度的影響，其值可查文獻[2]P224表8-1。
上述方法適用于確定普通工具鋼經(jīng)過正常熱處理，并在平面支撐條件下工作的凹模尺寸。沖裁件形狀簡單時，壁厚系數(shù)取偏小值，形狀復雜時取偏大值。用于大批量生產(chǎn)的凹模，其高度應(yīng)該在計算結(jié)構(gòu)中增加總的修模量。
根據(jù)本模具情況，查得K=0.60。凹模高度H=Kb=0.60×38=22.8mm
由于大批量生產(chǎn)，考慮到總的修模量，凹模厚度H取25mm.凹模壁厚取45-50mm。所以凹模尺寸為LxB=（38+100）x(13+100)=138x113,由于凹模需要加工臺階，考慮到凹模強度，所以適當增加凹模厚度，本次設(shè)計建議凹模設(shè)計成140x120x25。
8.1.3.落料凹模的結(jié)構(gòu)形式
由于該沖模形狀簡單，考慮到凹模內(nèi)孔加工比較簡單，可以采用凹模整體的結(jié)構(gòu)形式，這樣便于成形磨削，使制造簡單化，模具的裝配比較容易。
8.2.凸凹模設(shè)計
凸凹模是本模具中相當重要的工作零件，是完成沖壓工作的主要零件。圓形凸模已趨于標準化。非圓形凸模固定部分應(yīng)做成圓形或矩形，如果采用線切割或成型磨削時，固定部分應(yīng)和工作部分一致。
8.2.1.模具的結(jié)構(gòu)形式和固定方法
凸、凹模的固定形式有以下幾種方式：直接固定在模板上；臺階固定，螺栓壓緊；鉚接，凸模上臺階，裝配時端面鉚開然后磨平；采用緊固配合固定；粘接劑澆注法固定；螺釘、銷釘固定。
由于凸凹模落料部分具有復雜外形和較大的斷面積，所以模具采用螺釘與下模板連接。凸模上無臺階，裝配時上面鉚開然后磨平，這種形式適用于形狀較復雜的零件，加工凸模時便于全長一起磨削。
8.2.2.凸凹模長度的確定
凸凹模的長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要確定的，
凸凹模長度 L=h1+h2+t+a
式中h1——固定板厚度（mm）；15mm
h2——卸料板厚度（mm）；15mm
t——材料厚度（mm）,t=2.0mm；
a——附加長度，它包括凸模的修模量、凸模進入凹模的深度級凸模固定板與卸料板的安全距離等。這一尺寸如無特殊要求，可取10～25mm。
固定板厚度h1取15mm,卸料板厚度15mm,凸凹模長度為
L=15+15+2+13=45mm
取凸凹模長度為45mm.由于凸凹模的斷面積較大，故不需要進行強度核算以及抗彎能力和承壓能力的校核。
8.2.3.凸凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計
由于凸凹模同時起到落料凸模和沖孔凹模的作用，并且也肩負著排除廢料的責任，由于凸凹模外形尺寸比較小，無法采用螺釘，銷釘固定，說要設(shè)計成鑲塊，鑲進固定板，側(cè)面直邊部分加工臺階，防止沖裁時的沖壓力將凸凹模拉出固定板，具體如下圖：
8.3.沖孔凸模
凸凹模的材料選擇Cr12MoV，HRC55～60。由于所沖的孔有圓形,而且都不屬于需要特別保護的小凸模,如此一方面加工簡單，另一方面又便于裝配和更換。
8.3.1.沖孔凸模的固定形式
由于沖孔凸模結(jié)構(gòu)簡單，圓孔的沖孔凸模采用臺階式，凸模與固定板用H7/m6配合，上面留有臺階。腰孔沖孔凸模采用臺階固定，過盈配合的方式，與固定板配合，過盈量為0.02-0.03。
8.3.2.凸模強度校核
一般情況下，凸模的強度是足夠的，沒有必要作強度校核。但對于特別細長的凸?；蛐⊥鼓_厚而硬的材料時，必須進行凸模承壓能力和抗縱向彎曲能力的校驗。
第九章、標準件的選擇
9.1.模架及模柄的選擇
參考文獻[6]： P3選擇GB2851.5-81后側(cè)導柱模架如圖。L=214mm，B=185mm，始用最小閉合高度159mm,最大閉合高度180mm，導柱孔距S=144mm。上模板厚30mm，下模板厚35mm。材料HT200。
按JB/T7646.1-94選擇A40×120旋轉(zhuǎn)式模柄。材料45#。
圖10-1 后側(cè)導柱模架
9.2.凸模固定板及墊板的選擇
考慮到模架的規(guī)格以及凸凹模的周界尺寸，參考文獻[4]P475表15.57，選擇JB/7643.2 140mm×120mm×15mm的固定板作為凸凹模和沖頭的固定板，材料45#。
9.3.模具閉合高度的校核
模具的閉合高度應(yīng)為上模板、下模板、凸凹模、凹模、固定板、上下墊板等厚度的總和。即
=（30+15+15+25+45+8+35-0.7）mm=172.3mm
“-0.7”是考慮凸模進入凹模的深度。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)整，可略有增減，以制件完全分離為準。
所先壓力機的閉合高度=220mm，=（220-45）mm=175mm。
所以不能滿足，在試模時需要增加等高鐵。
9.4.卸料螺釘
按照JB/T7650.5-94選擇d=6的圓柱頭卸料螺釘M6×60 JB/T7650.5，螺柱長L=60mm。
卸料螺釘窩深應(yīng)滿足
H≥卸料板行程+螺釘頭高度+修模量（5mm）+安全間隙（2~6mm）
=2+9+5+(2~6)mm=18~22mm。
9.5.螺釘及銷釘?shù)倪x擇
用于固定凸凹模固定板的螺釘參考文獻[1]P37表3-9選擇2個螺栓 GB 5782-86 M10×40，螺紋規(guī)格d=8mm,公稱長度l=80，性能等級為8.8級、表面氧化、A級的六角頭螺栓。定位銷選用參考文獻[1]P54表4-4選擇銷GB 119-86 B8×80，公稱直徑d=8mm,長度l=80mm，材料為35鋼，熱處理硬度28~38HRC。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是一種綜合性較強的專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，它具知識面寬、學科廣、綜合性強，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我鞏固了以前學過的知識，提高了查閱資料的能力，使我更加認識到畢業(yè)設(shè)計的重要性，從而提高了我理論聯(lián)系實際的設(shè)計能力和動手能力。為我今后走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。
此次設(shè)計是在學完沖壓工藝與模具設(shè)計，模具制造工藝和大部分專業(yè)課并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的，這次設(shè)計使我能夠綜合運用沖壓工藝與模具設(shè)計中的基本理論，結(jié)合生產(chǎn)中所學的新知識、獨立分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復雜程度的冷沖壓模具的能力。通過分析，擬定設(shè)計方案，完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等一系列復雜工作，最終完成此次的設(shè)計任務(wù)。
整套模具的設(shè)計過程中使用了先進的CAD/CAM技術(shù)進行輔助設(shè)計，在保證模具高精度的同時簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計算過程，使得設(shè)計更為便捷。由此可以看到，在大型級進模、高精密、高復雜性、高技術(shù)含量先進模具的設(shè)計中，使用先進的CAD/CAE/CAM技術(shù)進行輔助設(shè)計會是一條必經(jīng)之路。
通過這次設(shè)計使我初步具備了設(shè)計一個中等復雜程度的沖壓模具的工藝規(guī)程和掌握運用模具設(shè)計的基本原理和方法，同時也學會了熟練運用有關(guān)參考資料，圖表等基本技能，增強了自我的讀圖和繪圖能力，從而使我在能力方面又提高了一個臺階，為今后從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)，設(shè)計過程中按照任務(wù)書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結(jié)構(gòu)合理。參考了許多文獻資料。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待于完善。
總之，學海無涯，在以后的時間里，我要更加努力學習！
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（14）劉朝儒 彭福蔭 高政一主編. 機械制圖. 第3版. 北京：高等教育出版社.2001