三墊圈沖裁復(fù)合模具設(shè)計(jì)

三墊圈沖裁復(fù)合模具設(shè)計(jì),墊圈,復(fù)合,模具設(shè)計(jì) 1 緒 論 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。先進(jìn)國(guó)家的模具工業(yè)已擺脫從屬地位,發(fā)展為獨(dú)立的行業(yè)。日本工業(yè)界認(rèn)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(huì)的動(dòng)力”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為:“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”。在德國(guó)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(jī)、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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。? 國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)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(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。 國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％。 目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)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(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)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(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。 沖壓是一種先進(jìn)的少無(wú)切削加工方法,具有節(jié)能省材,效率高,產(chǎn)品質(zhì)量好,重量輕,加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),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(jì),薄板成型后,制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。 我國(guó)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(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)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(jì)效益欠佳。我國(guó)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(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)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(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)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(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)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(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)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(zhǎng)期以來(lái)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(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)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(guó)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(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)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(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)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(guó)模具業(yè)未來(lái)發(fā)展方向主要包括以下幾方面: ① 模具日趨大型化； ② 在模具設(shè)計(jì)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(jìn)的表面處理技術(shù)； ⑧ 模具的精度將越來(lái)越高； ⑨ 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化； ⑩ 研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)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(guó)務(wù)院關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中模具被列為機(jī)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要位置。目前,我國(guó)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(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對(duì)于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖、中信重型礦山機(jī)械廠的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富和加深了對(duì)各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過程方面的知識(shí)，而對(duì)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(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)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(cè)和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計(jì)中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)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(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。 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(jiǎn)圖見圖1 設(shè)計(jì)方案：復(fù)合模一次沖壓完成 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(jiǎn)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(gè)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(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)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(gè)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(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)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(jìn)行沖裁為好。 第四章 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1排樣方式的確定及其毛坯尺寸計(jì)算 設(shè)計(jì)復(fù)合模，首先要設(shè)計(jì)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?gòu)U料，所以采用直排的方式排樣，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需要沖孔和落料兩個(gè)工序就可以完成零件的制造。工序方案如圖所示。 4.2條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算 查表取得搭邊值為a1=2mm和a=2.2mm。 條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由 b-Δ=〔D+2a+c1〕- 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(jì)算，取得條料寬度為95.8mm。 導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為96.3mm。 材料利用率的計(jì)算： 由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計(jì)算公式 = 式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2; n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量； B—條料寬度，mm; s—進(jìn)距， mm 得 ==70.3% 可得下表： 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 沖裁件的面積A A=24×65-2×π(8.5/2)×(8.5/2)-(16-4π)+0.5×L×R 6196.6mm 查表2.5.2得最小搭邊值a=2.2mm a1=2.0mm采用導(dǎo)料銷導(dǎo)料 條料寬度B B=90.87+2.2×2+0.1 95.77mm 步距S S=90+2 92mm 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。 考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式： P=KLtτ﹝3﹞ 式中 P—沖裁力（kN） L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm） t—沖裁件材料厚度（mm） τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa) K—系數(shù)，一般取1.3。 上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb 式中 σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)﹝1﹞表8—7得A3的σb=450MP （1） 沖孔沖裁力P孔 P孔=L孔σbt=14.5×3.14×2×450=40977.7N （2） 落料沖裁力P落 P落=L落σbt=（28+50+90）×3.14×450=475008.8N (3)推件力Pt Pt=Kt P孔n 其中 Kt——推件系數(shù)，查表取Kt=0.055； n——同時(shí)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(shí)，壓力機(jī)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(jì)算公式不同，當(dāng)采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時(shí)，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(jī)：J23-63 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù)，見表一。 表一 所選擇壓力機(jī)的相關(guān)參數(shù) 型號(hào) 公稱壓力/kN 滑塊行程/mm 最大封閉高度/mm 模柄 直徑 /mm 工作臺(tái)尺寸/mm 可傾斜角/· 封閉高度調(diào)節(jié)量/mm JG23-63 630 130 360 50 480×710 30 80 4.3壓力中心的確定及相關(guān)尺寸的計(jì)算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)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(huì)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(jì)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(jì)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(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)比較簡(jiǎn)單，適宜采用線切割機(jī)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(jiǎn)化，因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分別加工的方法來(lái)計(jì)算。 4.4.1沖孔加工工序 同樣也是采用自由公差為IT14級(jí)精度，單一的沖孔只沖1個(gè)Φ14.5mm的孔，還要保證孔與孔的相互位置關(guān)系均為IT14級(jí)的制造精度，凸、凹模的加工精度同樣也取IT6級(jí)和IT７級(jí)進(jìn)行加工制造。 當(dāng)沖該孔的時(shí)候，因?yàn)镮T14級(jí)?。?.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(jì)算如下： （mm） （mm） 校核：|δA|　+|δT|≤Zmax-Zmin 0.114≤Zmax-Zmin 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(duì)直徑為28mm、50mm、90mm的圓形進(jìn)行落料，其尺寸公差均未標(biāo)注，根據(jù)設(shè)計(jì)的規(guī)則取自由公差為IT14級(jí)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(jì)時(shí)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(jí)，x取0.52設(shè)凸、凹模的加工精度分別為IT6級(jí)和IT6級(jí)，可以滿足落料時(shí)的精度要求： 落Φ28的料： （mm） （mm） 落Φ50的料： （mm） （mm） 落Φ90的料： （mm） （mm） 校核：|δA|　+|δT|≤Zmax-Zmin |δA|　+|δT|＝0.114mm 0.114mm≤0.114mm，可以滿足公差條件。 4.5卸料件的設(shè)計(jì) 由以上計(jì)算可知卸料力為F=20 49.9N，這個(gè)力相對(duì)適中，可采用彈簧卸料裝置較為合適 4.5.1彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)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(gè)彈簧，每個(gè)彈簧的預(yù)壓力為 F0≧Fx/n=2049.9/6=341.6N 3)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(jì)算△H0：△H0= F0△H2/ F2=341.6×33.95/478.43=24.2mm 5）校核：設(shè)△H1=3mm， △H2=5mm △H=△H0+△H1+△H2=32.2mm 由于33.95﹥32.2，即△H2﹥△H 所以，所選彈簧是合適的。 第五章 模具的總體設(shè)計(jì) 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?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)步距采用活動(dòng)擋料銷定距，簡(jiǎn)單，可靠，定位方便。 5.3卸料、出件方式的選擇 因?yàn)楣ぜ虾駷?.0mm，相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可以采用彈性卸料。又因?yàn)槭菑?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(jì) 根據(jù)模具設(shè)計(jì)的基本形式，可以確定模具的基本結(jié)構(gòu)原理。 5.5.1沖孔凸模的設(shè)計(jì) 5.5.1.1沖孔凸模長(zhǎng)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(jì)需要而定。因?yàn)樗玫臎_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(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工方便，另一方面又便于裝配和更換。其總長(zhǎng)L可根據(jù)具體設(shè)計(jì)按如下方式計(jì)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）Hk Hk= l自=Ha 以上各式中 Ht——固定凸模部分長(zhǎng)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; l自——凸模自由長(zhǎng)度； 所以Hk===16mm Ht=（0.6+0.8）×16=（10.2～13.6）mm，取Ht=12mm 該凸模可選用標(biāo)準(zhǔn)件BII型式，即如上圖所示取D=Φ22mm，l=40mm 5.5.1.2凸模強(qiáng)度——壓應(yīng)力校核。校核公式為 ≦【σ】壓 式中 P孔——沖孔沖裁力，N, P孔=40997.8N； Fmin——凸模最小斷面積，mm2；Fmin=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(cè)》， 【σ】壓=（1000～1600）Mpa，取【σ】壓=1000Mpa， ==240.3Mpa﹤【σ】壓 所以凸模強(qiáng)度符合要求。 5.5.1.3凸模剛度——細(xì)長(zhǎng)桿失穩(wěn)校核。 凸模校核公式 lmax≦ lmax——凸模最大自由長(zhǎng)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=2.1×105; Jmin——凸模最小斷面積直徑，mm，d=14.7mm； ——支承系數(shù)，無(wú)導(dǎo)板導(dǎo)向取=2mm； n——安全系數(shù)，鋼取2～3mm。 代入公式，得 lmax≦=107.01mm 實(shí)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(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合 因?yàn)楸纠a(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(jì)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15mm C-----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=7mm a3=1.5d=10.5mm 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b>2d,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(jì) 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(jì)成直通式，沖裁的凸凹模外形及孔均采用線切割機(jī)床加工，1個(gè)M8的螺釘固定在下墊板上，該副模具中共有三個(gè)凸凹模，與凸模固定板配合按H6/m5。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖分別如下所示： 凸凹模1 凸凹模2 凸凹模3 5.5.4導(dǎo)料銷及擋料銷的設(shè)計(jì) 條料采用兩個(gè)導(dǎo)料銷導(dǎo)料，送進(jìn)方向上采用一個(gè)擋料銷進(jìn)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(jì) 5.5.5.1 卸料板的設(shè)計(jì) 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(jì)。 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 卸料板上設(shè)置4個(gè)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(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來(lái)調(diào)整。 5.5.6推件塊的設(shè)計(jì) 推件塊用來(lái)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(jì)如下圖所示： 5.5.7模架及其它零部件的設(shè)計(jì) 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 其中：L為凸模長(zhǎng)度，Ｌ＝40mm； H為凹模厚度，H=28mm； h2為沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=1. 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-6.3的最大裝模高度（150mm），可以使用。根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的最大閉合高度設(shè)計(jì)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/T2861.2 B25h5×80×35GB/T2861.2 導(dǎo)套：C22H6×100×33 GB/T2861.8 C25H6×100×33 GB/T2861.8 5.5.7.2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(jì)，可得到如圖 所示的模具總裝圖： 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(duì)簡(jiǎn)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，在模架的上模板上進(jìn)行裝配，在凹模板上劃出各個(gè)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(duì)正、鉆、攻螺孔，將下模座、凹模、導(dǎo)尺進(jìn)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(jìn)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(yǔ) 本課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(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(shí)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(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到了的知識(shí)，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長(zhǎng)時(shí)間記憶。對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、冷沖模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)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(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性，加工工藝的合理性。 在設(shè)計(jì)的過程中通過沖壓手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等隊(duì)要設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過程中對(duì)資料的查詢和運(yùn)用。通過這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)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(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。 冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)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(duì)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(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)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(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)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(jì)計(jì)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(gè)設(shè)計(jì)繪圖過程。 歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)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(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。經(jīng)過近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來(lái)的事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1]王孝培主編.沖壓手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990 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