725 空氣濾清器連接板沖孔、沖槽、落料復合模設計（有cad圖+文獻翻譯）
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空氣濾清器連接板沖孔、沖槽、落料
復合模設計
摘 要
本設計為一墊板的冷沖壓模具設計，根據設計零件的尺寸、材料、批量生產等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結構方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中在結構設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結構設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。
關鍵詞：模具；沖裁件；凸模；凹模；凸凹模
ABSTRACT
The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project.
Key words mold; stamping parts; punch; die; punch and die
目 錄
1 前言 1
1.1未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢 1
1.2 模具技術發(fā)展的幾個特點 2
1.2.1 以計算機為中心 2
1.2.2 模具設計水平高 2
1.2.3 生產設備先進 2
1.3 我國鍛壓工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策 3
2 零件工藝性分析 4
2.1 沖裁工藝性 4
2.1.1 結構與尺寸 4
2.1.2 精度 4
2.1.3 材料 5
3 確定沖裁工藝方案 6
3.1 工序性質與數量的確定 6
3.2 工序順序的確定 6
3.3 工序組合方式的確定 6
4 確定模具總體結構方案 7
4.1 模具類型 7
4.2 操作與定位方式 7
4.3 卸料方式與出件方式 7
4.4 模架類型及精度 7
5 工藝與設計計算 8
5.1 排樣設計與計算 8
5.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機 9
5.2.1 計算工藝力 9
5.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 11
6 設計選用模具零部件、繪制模具總裝草圖 14
6.1 確定凸、凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸 14
6.1.1 凹模設計 14
6.1.2 凸模設計 14
6.2 設計選用定位零件 15
6.3 卸料與出件裝置 15
6.3.1 固定卸料裝置 16
6.4 模架及零件 17
6.4.1 模架 17
6.4.2 其它支承與固定零件 19
6.4.3 緊固件：螺釘與銷釘的選用 21
7 確定沖壓設備 25
8 模具的裝配 26
8.1 復合模的裝配 26
8.2 凸、凹模間隙的調整 26
9 重要零件的加工工藝過程編制 28
10 結 論 31
致 謝 32
參考文獻 33
1 前言
隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(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，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。
1.1未來沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢
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/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控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數據采集、自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數據，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、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
1.2 模具技術發(fā)展的幾個特點
模具與壓力機是決定沖壓質量、精度和生產效率的兩個關鍵因素。先進的壓力機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向為：
1.2.1 以計算機為中心
計算機技術的廣泛使用，使現(xiàn)代模具企業(yè)的首要特征是以計算機為中心。計算機是整個企業(yè)最活躍、最核心，最需要投資以及更新最快的部分(其軟件每2-3年、硬件每3-5年更新一次)。以計算機為中心建立起來的計算機輔助設計、計算機輔助工程以及計算機輔助制造(CAD/CAE/CAM)是企業(yè)的生產主線，并向集成化、網絡化、智能化方向發(fā)展。
1.2.2 模具設計水平高
現(xiàn)代模具企業(yè)都廣泛采用計算機輔助技術、人工智能技術進行設計決策、模擬分析和優(yōu)化設計。同時，數據庫和計算機網絡技術應用使設計師可以在更大范圍內共享設計資料、信息、資源和展開合作，使其現(xiàn)代模具設計的總體水平上升到一個前所未有高度?，F(xiàn)代模具有的還要求有控壓、控溫等功能，甚至要求提供某些測量元件。在模具標準化、通用化、典型化程度很高的情況下，各模具企業(yè)都利用自己的某些專長設計制造模具，在激烈的競爭中求發(fā)展。
1.2.3 生產設備先進
現(xiàn)代模具的加工，更多地依靠各種自動化程度較高的高精度、高效率機床。從模具粗加工、熱處理到各種精加工、光整加工、質量控制與檢測，必須設備齊全，配套合理。其中，數控加工設備所占比重比較大，以適應單件或小批量復雜模具的生產。同時，數控加工設備也是模具CAD/CAE/CAM的基礎，有助于實現(xiàn)模具制造的全自動加工。另外還有：
（1）供貨期短。現(xiàn)代模具對短交貨期的要求日益迫切，模具的交貨期限已從傳統(tǒng)的幾個月向幾十天、十幾天甚至數小時發(fā)展，這些是傳統(tǒng)制模方法所不能達到的。模具設計已從人工經驗設計方式轉化為依靠計算機輔助設計的方式。廣泛采用模具CAD/CAE/CAM技術，使模具設計、計算機分析、生產裝備、數控加工、檢驗、試模等工作一體化，設計數據直接經過網絡和數據庫管理系統(tǒng)傳遞到各個生產部門，大大縮短模具生產周期。此外，成形過程計算機模擬，并行工程、人工智能，快速原型制造等先進制造技術的應用，以及模具標準化、專業(yè)化生產等也為縮短供貨期起了重要作用。
（2）重視人才培養(yǎng)和匯聚。一個現(xiàn)代模具企業(yè)，最重要的就是擁有豐富的經驗和掌握先進技術與設備的人。當前，高素質、高技藝的模具人才的缺乏已成為全球性的緊迫問題，加強這方面人才的培養(yǎng)和再教育，并將這些人才成功地匯聚在一起，就成為現(xiàn)代模具企業(yè)的重要任務和特征。
1.3 我國鍛壓工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策
目前我國主要汽車生產廠，約有90%的沖壓線采用一臺雙動拉伸壓力機（或多連桿單動拉伸壓力機）和4-6臺單動壓力機組成沖壓流水線，手工上下料完成大型覆蓋件的沖壓生產，生產效率低，生產節(jié)拍最高只有3-5次/分；人身安全和工件環(huán)境差；在手工上下料和傳送工件過程中，易造成工件劃傷等缺陷，沖壓制件質量差；整條沖壓線長60米左右，約需20-24名操作工人，占地面積大，人工成本高，沖壓件制造成本比國外高2-3倍，是我國汽車工業(yè)嚴重缺乏市場競爭力的重要因素之一。我國有90%的沖壓線采用人工上下料，另有10%的沖壓線實現(xiàn)了單機聯(lián)線自動化，生產節(jié)拍最高為6-8次/分，而代表當今沖壓技術國際水平的大型多工位壓力機，在我國汽車工業(yè)中的應用仍是空白。這也是我國沖壓行業(yè)與西方發(fā)達國家的主要差距所在，在很大程度上制約了我國汽車工業(yè)的發(fā)展。
隨著我國工業(yè)技術水平的發(fā)展，特別是以轎車為代表的汽車工業(yè)快速發(fā)展，帶動汽車零件的產量和質量不斷提高。但必須清醒地認識到，中國與國際先進水平仍有很大差距，而且隨著加入WTO，國際大汽車公司必然嚴重沖擊中國汽車工業(yè)，國內同行之間的競爭也將日趨激烈。中國汽車工業(yè)的發(fā)展，離不開裝備工業(yè)的大力支撐，鍛壓設備制造業(yè)必須滿足汽車工業(yè)大批量生產的要求，向自動化、高效率方向發(fā)展。
2 零件工藝性分析
2.1 沖裁工藝性
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結構工藝性應保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單而壽命高，產品質量穩(wěn)定，操作簡單單等等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。對幾何形狀的要求是沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些形狀所組成，使排樣時廢料最少；沖裁件的凸出懸臂和凹槽的寬度不宜太小，以免凸模折斷；沖裁件的外形或內形的轉角出，要避免夾角出現(xiàn)，應以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理或沖壓時的在尖角處開裂的現(xiàn)象，同時可以防止尖角部位的刃口磨損過快而使模具壽命降低。對精度的要求是沖裁件的經濟精度一般不高于IT11級，最高可達
IT8~10級，沖孔比落料的精度約高一級。
該零件的形狀如圖1.1，其沖裁工藝性為：
2.1.1 結構與尺寸
該零件結構較簡單，形狀對稱，尺寸較大，沖孔Φ40，一般沖孔模對該種材料可以沖壓的最小孔徑d≥t, t=2mm＜d=40mm.因而Φ20孔符合工藝要求。
對于孔中心距100±0.27mm，較高精度模具可以達到兩孔中心距公差為±0.06。最小孔邊距b≥25mm,b1≥30mm..由零件圖可知各孔邊距均大于最小孔邊距。
以上分析均符合沖裁工藝要求。
2.1.2 精度
材料厚度t=3mm，工件精度可達到IT14，尺寸標注如圖1所示，利用較高精度沖裁?？梢赃_到零件圖樣要求。
圖1 零件圖
2.1.3 材料
t=3mm, 45#鋼。此材料具有較好的沖裁加工性。
根據以上分析，該零件的工藝性較好，可以進行沖裁加工。
3 確定沖裁工藝方案
在工藝性分析的基礎上，根據沖裁件的特點和要求確定合理的沖裁工藝方案。
3.1 工序性質與數量的確定
對于一般的沖裁件，通常外形采用落料，內形采用沖孔和沖槽。且沖件上孔的數量不是很多，可以采用一次沖孔,和一次落料工序。
3.2 工序順序的確定
一般先沖孔、沖槽，最后落料。
3.3 工序組合方式的確定
零件為一落料沖孔件，要求采用復合模生產，可提出的加工方案如下：
方案一：先落料，后沖孔、沖槽；
方案二：先沖孔、沖槽，后落料；
方案三：沖孔、沖槽、落料同時進行。
因為此零件要求的總壓力較大，從降低沖壓力的角度考慮欲采用方案二生產。現(xiàn)對復合模中凸凹模壁厚進行校核，當材料厚度為3mm時，可查得凸凹模最小壁厚為3mm，現(xiàn)零件上的最小孔邊距為60mm，所以可以采用復合模生產，即采用方案二。
根據以上分析，該零件采用復合沖裁工藝方案?！ ?
4 確定模具總體結構方案
在沖裁工藝方案確定以后，根據沖裁件的形狀特點，精度要求，生產批量，模具制造條件，操作與安全，以及利用現(xiàn)有設備的可能，確定每道沖裁工序所用沖模的總體結構方案。確定模具總體結構方案，就是對模具作出通盤的考慮和總體結構上的安排，它既是模具零部件設計與選用的基礎，又是繪制模具總裝圖的必要準備，因而也是模具設計的關鍵，必須十分重視。
其結構方案的確定包括以下內容：
4.1 模具類型
根據零件的沖裁工藝方案，采用倒裝復合沖裁模。
4.2 操作與定位方式
零件為大批大量生產，可以采用手工送料式，考慮到零件尺寸較大，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向，自動擋料銷粗定位與導正銷精確定位的方式。為了減少料頭和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用擋料銷。
4.3 卸料方式與出件方式
采用彈性卸料方式。為了便于操作，提高生產率，沖裁廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。
4.4 模架類型及精度
為了保證模具滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，因此采用導向平穩(wěn)的四角導柱模架。考慮到零件的精度不是很好，但沖裁間隙較小。因此采用Ⅰ級精度。
5 工藝與設計計算
在沖裁工藝與模具結構方案確定以后，為了進一步設計模具零件的具體結構，應進行以下有關工藝與設計方面的計算：
5.1 排樣設計與計算
根據沖裁件形狀特征，質量要求，模具類型與結構方案，材料利用率等方面因素進行沖裁件的排樣設計。該零件材料厚度較大，尺寸大，近似三角形，因此可采用對頭直排的排樣方式。如圖2和圖3所示：
方案一：
圖2 排樣圖一
方案二：
圖3 排樣圖二
方案一材料利用率:
方案二材料利用率:
比較以上兩個方案可知，在相同的搭邊值下，方案一比方案二有更高的材料利用率。但是如果采用方案一，則由于存在30°的偏角，會大大加凹凸模具的加工難度，精度也難以保證，從而增加了模具成本?？紤]諸多因素，故采用方案二。
工位：?、瘛_Φ40孔，和兩個帶Φ20半圓的槽，
?、颉÷淞?
以下是方案二材料利用率的計算詳情：
搭邊值的確定：由于本零件尺寸較大，在查表2-10、2-11、2-13的基礎上適當加大得：a1=3mm a=3mm
條料寬度為：
……………………………………（1）
計算得：
導料板間距為：
……………………………………（2）
計算得：
D—零件垂直于送料方向的尺寸：
a—側搭邊最小值；
進距為：Ｓ＝247(mm)
由零件圖算得一個零件的面積為26617，故Ａ＝26617，一個進距內的坯料面積B×S=166×247=41002。
因此材料的利用率為：
5.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機
根據沖裁件尺寸，排樣圖和模具結構方案，計算沖裁力，卸料力，推件力，及總沖壓力，并計算模具的壓力中心。根據沖壓總力，沖件尺寸，模架類型與精度等初步選定壓力機的類型與規(guī)格。
5.2.1 計算工藝力
（1）沖裁力的確定：
由于此零件的總沖裁力較大，不采用一次成形，而是先沖孔、沖槽，再落料。這樣將大大地降低沖裁力。故實際的最大沖裁力不是總沖裁力，而是落料力。
本模具采用彈性卸料裝置和下出料方式，考慮到在實際生產中模具間隙值的波動及均勻性，刃口磨損，材料機械性能及厚度的波動，潤滑情況等因素對沖壓力的值都有影響。
總的沖裁力為：
… ……………………………… （3）
式中 —沖裁力（N）；
—材料抗剪強度Mpa；
—材料輪廓長度（mm）；
—材料厚度（mm）。
計算得：
(N)
(N)
(N)
由《沖模設計手冊》表3-13查得取400Mpa
卸料力為：
……………………………………（4）
式中 —卸料力（N）；
—卸料力系數；
—沖裁力（N）。
計算得：
由《沖模設計手冊》表3-15查得取0.04
2） 推件力
順著沖裁方向推出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做推件力。
計算公式如下：
…………………………………（5）
式中 —推件力（N）；
—推件力系數；
—卡在凹模里料的個數=。其中，為凹模刃壁垂直部分高度（mm），為料厚（mm）。
根據材料厚度取凹模刃口高度h=6mm,β=3°。故n=6/3=2 查《沖模設計手冊》表3-16取=0.05。
計算得：
N
選擇沖床時的總沖壓力為：
N
因此可選壓力機型號為：J23-100開式雙柱可傾壓力機。
（4）確定模具壓力中心
為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將會使沖模和壓力機滑塊承受側向力，產生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機精度，嚴重時會損壞模具和設備，造成沖壓事故。
任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對于復雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計算法求得，即分力對某坐標軸力矩之和等于其合力對該坐標軸的力矩。
在實際生產中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生沖壓變形的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結構考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時應注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機所允許范圍。
由于是對稱圖形，所以重心在如圖4所示中心位置:
圖4 壓力中心
5.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差
尺寸R160，可查得凸凹模的最小間隙Zmin=0.26mm，最大間隙Zmax=0.38mm，凸模的制造公差，凹模的制造公差，（當尺寸在30到80之間時凹模制造公差取值0.030，尺寸在18到30之間時取值0.025，尺寸小于18時取值0.020）由于工件精度為IT14，所以取系數，取工件公差 (非圓形大于等于0.42取0.5即可，圓形的大于等于0.2取0.2即可)。將以上各值代入：
………………………………（6）
校驗是否成立。經校驗，不等式成立，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。
落料：
落料件尺寸的基本計算公式為
…………………………………（7）
………………………………（8）
對于R160有：
同理：
…………………………………（9）
…………………………（10）
尺寸，查得其凸模制造公差，凹模制造公差，由于工件精度為IT14，所以取系數，取工件公差。經驗算，滿足不等式，所以可按上式計算工作零件刃口尺寸。
沖槽：
中心距基本公式為:
…………………………………（11）
尺寸
6 設計選用模具零部件、繪制模具總裝草圖
確定凸 凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸。根據凸 凹模的刃口形狀，尺寸大小及加工條件等確定凸 凹模結構形式，進而計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸。凹模輪廓尺寸應保證使模板中心與壓力中心重合，并盡量選用標準系列尺寸。對于細長凸模，應進行強度與剛度校核。
6.1 確定凸、凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸
6.1.1 凹模設計
凹模直接通過螺形凹釘，銷釘與下模座固定的固定方式，因沖件批量大，考慮凹模的磨損，強度和保證沖件的質量，凹模采用柱孔口錐模結構，刃壁高度為（5～10 mm）。
取h=6 mm，
凹模輪廓尺寸計算如下：
凹模的高度:
………………………………（12）
查表得K=0.2。b為落料時的最大外形尺寸
取H=45（mm）。
凹模壁厚:
………………………（13）
取C=70（mm）。
沿送料方向的凹模長度為：
垂直于送料方向的凹模寬度為：
根據算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近的標準凹模板輪廓尺寸為：
凹模的材料選用Cr12MoV, 工作部分熱處理淬硬56～58HRC。
6.1.2 凸模設計
為了降低工作時的總沖壓力，將落料凸模與沖孔﹑沖槽呈階梯分布。先沖孔、沖槽后落料。
落料凸模的尺寸根據刃口尺寸，凸模的材料也選用Cr12MoV，工作部分熱處理淬硬56～58HRC
沖槽凸模：將安裝部分設計成長方形，通過臺肩式固定板固定在固定板上。Φ40孔凸模的設計與落料凸?；鞠嗤?，因刃口部分為圓形，其結構更簡單，
凸模最小直徑的校核（強度校核），因孔徑遠大于材料厚度，估計凸模的強度和剛度是足夠的。為使剛性卸料板的加工方便，取凸模與卸料板的雙面間隙0.2mm
按式:
………………………………(14)
==2（mm）
最小凸模直徑40＞2，故滿足強度要求。
凸模最大自由長度的校核（剛度校核）
按式：
…………………… (15)
由此可知，小沖孔凸模工作部分長度不能超過167.4mm取最小凸模工作部分長度88mm，沖直槽孔凸模80mm。
6.2 設計選用定位零件
條料在模具送料平面中必須有兩個方向的限位：一是在與送料方向垂直的方向上限位，保證條料沿正確的方向送進，稱為條料橫向定位或送進導向；二是在送料方向上的限位，控制條料一次送進的距離（步距），稱為條料縱向定位或送料定距。對于塊料或工序件的定位，基本上也是在兩個方向上的限位。
條料采用兩根擋料銷擋料，并使用一個定位銷控制進料。
6.3 卸料與出件裝置
卸料采用彈性卸料板，并使用6個蝶形彈簧提供回復力。蝶形彈簧的自由長度L=130mm。
蝶形彈簧參數：
D=32mm，
d=10mm，
t=2.0mm，
f=0.9mm，
h=2.9mm，
公稱負荷F=6100N。
圖5 蝶形彈簧
6.3.1 固定卸料裝置
卸料板的尺寸為：L×B×H =10mm×315mm×400mm
如圖6：
圖6 卸料板
為了提高生產效率，保證送料方便可靠，采用下出料方式，由卸料凸模直接推出。
6.4 模架及零件
6.4.1 模架
（1）選擇對角導柱模架
凹模邊界尺寸為：
400mm×315mm（GB-T 2851.3-90）
（2）導柱
見圖7：
圖7 導柱
（3）導套
d×l×D=45mm×150mm×60mm
見圖8：
圖8 導套
（4）模座
模座是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖壓力，因此要求它們具有足夠的強度、剛度和足夠大的外形尺寸。模座的尺寸規(guī)格根據模架類型、凹模周界尺寸和安裝要求確定。對于矩形模座，其長度應比凹模長度大，寬度等于或略大于凹模寬度，深度取凹模板厚度的倍?？紤]受力情況，上模座厚度可比下模座小。模座的前側面需進行機械加工，以便在此面打上該模具的標記。上模座導套孔的外側面要加工一淺窄槽，便于沖模工作時對導套潤滑。模座常用灰口鑄鐵制造。該材料有較好的吸震性，這里選用HT200。
上模座：L×B×H=400mm×315mm×55mm
下模座：L×B×H=400mm×315mm×65mm
凹模固定板與卸料板之間的安全距離為（15～20）mm,取h=20mm；
模具閉合高度H=314mm。
凸模修磨量為5，凸模進入凹模的深度為1， 所以凹模的自由長度為L=93（mm）。
6.4.2 其它支承與固定零件
（1）模柄
模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。選擇模柄時，先根據模具大小、上模結構、模架類型及精度等確定模丙的結構類型，再根據壓力機滑塊上模柄孔尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應與模柄孔直徑相等，模柄長度應比模柄孔深度小5~10mm。
模柄直徑：100 mm；
深度：125 mm；
模柄與上模座孔以配合。其結構形式如圖9：
圖9 模柄
（2）凸模固定板
凸模固定板的作用是將凸?；蛲拱寄９潭ㄔ谏夏Ｗ蛳履Ｗ恼_位置上。凸模固定板選用矩形板件，外形尺寸與凹模一致，厚度取凹模厚度的，固定板與凸?；蛲拱寄Ｒ耘浜?，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平，并與凸模形孔垂直。其上、下表面加工成，其余部分加工成。凸模固定板選用Q255A鋼。
凸模固定板：385mm×315mm×45mm
見圖10：
圖10 凸模固定板
（3）墊板
墊板的作用是直接承受和分散凸模傳來的壓力，以降低模板單位面積上的壓力。在凸模固定板與上模之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動。墊板的形狀與尺寸應與固定板相同，其厚度一般取。制作墊板的材料一般用45鋼，淬火硬度為48~52HRC，淬火后的墊板上、下平面應磨平，不準有凹坑及變形現(xiàn)象。
墊板：385mm×315mm×10mm
見圖11：
圖11 墊板
6.4.3 緊固件：螺釘與銷釘的選用
模具中用到的緊固件主要是螺釘和銷釘。沖模中，螺釘與銷釘都是標準零件。在設計中，同一塊板上銷釘孔與螺釘孔距離不應太小，以防降低強度。
螺釘起固定作用，在模具中廣泛使用內六角螺釘，它緊固可靠，螺釘頭不外露，使模具外形美觀。螺釘一般用45號鋼制成，其頭部淬火硬度為35~40HRC。在同一組合中，螺釘的數量不小于3個，并盡量遠距離錯開布置，以保證定位牢靠。因凹模厚度較大，選用螺釘規(guī)格為M22，螺釘的旋入深度一般可取其公稱直徑的1.5～2倍。
上模座：采用內六角螺釘4個，銷釘2個，且盡量遠距離錯開布置，以保證定位可靠。
其結構如圖12：
圖12 螺釘
銷釘的公稱直徑與螺釘一致，各被連接件的銷孔與銷釘采用精度配合加工，以保證位置精度。銷釘選用35鋼加工而成，其頭部淬火硬度為48~25HRC。銷釘的表面粗糙度。圓柱銷最小配合深度不能低于圓柱銷直徑的2倍，即。其結構如圖13。
圖13 銷釘
下模座：六角螺釘4個，銷釘2個。
繪制模具總裝草圖，校核壓力機
（1）模具閉合高度
（2）模具總裝圖
根據模具總體結構方案及設計選用的模具零部件，繪制模具總體草圖，檢查核對各模具零件的位置關系，相關尺寸，配合關系及結構工藝性等是否合適或合理，并校核壓力機的有關參數。
如圖14：
圖14 空氣濾清器連接板沖孔、沖槽、落料復合模
1.下模座 2.凹凸模固定板3.蝶形彈簧4.卸料板5.凹模6.推件板7.凸模固定板8.上模座9.墊板10.模柄 11.沖孔凸模12.沖槽凸模13.彈簧定位螺釘14.凹凸模15.圓柱銷16.內六角螺釘17.導柱18.導套 19.圓柱銷 20.內六角螺釘
綜上分析，確定本模具的主要零部件的尺寸規(guī)格為：
上模座
下模座
導柱
導套
墊 板
卸料板
凸模固定板
7 確定沖壓設備
沖壓設備的規(guī)格應根據沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定：
1.壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力，即 。
2.壓力機應有足夠的行程，以保證毛坯的放進和工件在高度上能獲得所需的尺寸，并使工件能方便地從模具中取出。
3.沖模的閉合高度與壓力機的裝模高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。
4.滑塊的張開高度應適當。對于沖裁模，張開高度不宜過大，以免上模板與壓力機導軌相撞或滾珠導向裝置脫開；對于拉深模，張開高度不宜過小，以便取出工件。
5.壓力機工作臺的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸并要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小的尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件是不利的。
綜上所述，確定選用開式雙柱可傾壓力機J23-100。
其主要技術參數為：
公稱壓力/KN 1000
最大閉合高度/mm 480
滑快行程/mm 130
最大裝模高度/mm 380
連桿調節(jié)長度/mm 100
滑塊中心線至床身距離/mm 380
工作臺尺寸（前后左右）/mm 710×1080
工作臺墊板尺寸（厚度孔徑）/mm 100250
模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm 60×75
最大傾角 30°
8 模具的裝配
8.1 復合模的裝配
復合沖裁模一般以凹模作為裝配基準。故應先裝配下模，再以下模為基準裝配上模。其裝配順序為：①裝配模架 將導套 模柄 導柱分別裝入上 下模座，并注意安裝后使導柱 導套配合間隙均勻，上 下模座相對滑動時無發(fā)澀及卡住現(xiàn)象，模柄與上模座上平面保持垂直；②裝配凹模 把凹模裝入凹模固定板中，裝入后應將固定板與凹模上平面在平面磨床上一起磨平，使刃口鋒利。同時，其底面也應磨平；③裝配下模 先將裝配好的凹模的固定板上安裝定位板，然后將裝配好凹模和定位板的固定板安放在下模座上鉆錐窩。折開固定板，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲，再將凹模固定板組件置于下模座上，找正位置后用螺紋緊固。最后鉆鉸銷釘孔，打入定位銷。；④裝配凸模 將凸模壓入固定板，然后一起磨平。同時為了保證刃口鋒利，還應將凸模的工作端面在平面磨床上刃磨。⑤裝配上模座 將裝配固定板上的凸模插入凹?？字校诎寄Ｅc凸模固定板間墊入等高墊鐵，裝上上模座，找正中心位置后用平行夾頭夾緊上模座與固定板，以錐窩或劃線定位在上模座上鉆孔。然后，放入墊板，用螺釘將上模座 墊板 固定板聯(lián)接并稍加固緊；⑥調節(jié)凸 凹模間隙 將安裝好的上模導套裝在下模導柱上，調整位置使凸模插入凹模型孔，采用適當方法（如透光法 墊片法 鍍層法等）并用手錘敲擊凸模固定板側面進行調整，使凸 凹模之間的間隙均勻。⑦試切檢查 調整好沖裁間隙后，用與沖件厚度相當的紙片作為試切材料，將其置于凹模上定位，用錘子敲擊模柄進行試切。⑧固緊上模并安裝卸料裝置 間隙調整后，將上模聯(lián)接螺釘緊固，并鉆鉸銷釘孔，打入定位銷。
8.2 凸、凹模間隙的調整
沖模中凸、凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質量和模具使用壽命的主要因素之一，因此，在制造沖模時，必須要保證凸、凹模間隙的大小及均勻一致性。通常，凸、凹模間隙的大小是根據設計要求在凸、凹模加工時保證，而凸、凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時保證的。
沖模裝配時調整凸、凹模間隙的方法很多，需根據沖模的結構特點、間隙值的大小和裝配條件來確定。這里用墊片法來調整。
墊片法是利用厚度與凸、凹模單面間隙相等的墊片來調整間隙，是簡便而常用的一種方法。其方法如下：
①按圖樣要求組裝上模與下模，其中一般上模只用螺釘稍微擰緊，下模用螺釘和銷釘緊固。
②在凹模刃口四周墊入厚薄均勻、厚度等于凸、凹模單面間隙的墊片（金屬片或紙片），再將上、下模合模，使凸模進入響應的凹?？變?，并用等高墊鐵墊起。
③觀察凸模能否順利進入凹模，并與墊片能否有良好的接觸。若在某方向上與墊片接觸的松緊程度相差較大，表明間隙不均勻，這時可用手錘輕輕敲打凸模固定板，使之調整到凸模在各方向與凹?？變鹊馄乃删o程度一致為止。
④調整合適后，在將上模用螺釘緊固，并配裝銷釘孔，打入定位銷。
9 重要零件的加工工藝過程編制
在機械制造中，采用各種機械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機器。為了使上述制造過程滿足“優(yōu)質、高產、低成本”的要求，首先要指定零件的機械加工工藝規(guī)程和機器的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制訂的工藝規(guī)程來進行機械加工和裝配。由于零件的工藝過程可以是多種多樣的，工藝人員的任務是從現(xiàn)有生產條件出發(fā)，制訂出一個切合實際的最優(yōu)工藝過程，并將其有關內容用文件的形式規(guī)定下來。規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程。
機械加工工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件。按照工藝規(guī)程進行生產，才能保證達到產品質量、生產率和經濟性的要求。合理的工藝規(guī)程在編制后應要滿足下述要求：
1.零件所需的工序數量要盡量少，并且要減少或不再采用其他加工方法加工。
2.零件各工序所采用的設備結構要簡單、壽命要長。
3.工序中所占用的設備要少，盡可能采用生產機械化與自動化。
4.生產準備周期要短，所需材料要少，成本要低廉。
5.零件的生產工藝流程要合理，做到安全生產。
6.制出的零件應符合技術要求，并且尺寸精度要高，表面質量要好。
7.盡量采用技術等級不高的工人生產，以降低成本。
制訂機械加工工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產條件下，以最低的成本，按計劃規(guī)定的速度，可靠地加工出圖紙要求的零件。在編制工藝規(guī)程時，應注意以下幾個問題：
1.技術上的先進性
在編制工藝規(guī)程時，應盡量菜油新工藝、新技術、先進設備和新材料，以獲得較高的生產率，但不應加大操作工人的勞動強度，而應依靠設備的先進性來保證。
2.經濟上的合理性
在一定的生產條件下，可能有幾種能保證零件技術要求的加工工藝方案，此時應全面考慮，應根據工序數量、機械加工難易程度、通過核算或分析選擇經濟效益最佳的加工方案，以使零件減少工序及降低成本。同時，加工精度要求不高的零件，盡量不使用高精度的加工設備。
3.創(chuàng)造必要的良好工作條件
在編制工藝規(guī)程時，必須保證操作人員有良好而安全的工作條件，并保證所加工的零件的質量合格及減輕工人的勞動強度。
本模具選用沖孔凸模來編制其加工工藝過程。沖孔凸模的基本表面是旋轉體圓柱體，因此導套的主要加工方法是車削和磨削，對于配合精度要求高的部位，配合表面還要進行研磨。
凸模的加工工藝過程見表3。導套加工應達到的要求見圖15；
圖15 凸模
表1 沖孔凸模加工工藝過程
零件號
材料
T10A
毛坯重量
機械加工工藝過程綜合卡片
零件名稱
沖孔凸模
生產類型
毛坯種類
工序
工序名稱
工序說明
機床
夾具
刀具
量具
5
下料
根據零件圖尺寸，下料F20360mm
10
車外圓面
車右端面，粗車外圓柱面尺寸：F10.6324，F(xiàn)14.4318，F(xiàn)1735，調頭車外圓F638
CA6140
三爪卡盤
外圓車刀
游標卡尺
15
檢驗
20
熱處理
按技術要求熱處理至HRC58～62
25
精車
精車F10.15mm至尺寸，并車出斜度309
CA6140
三爪卡盤
外圓車刀
游標卡尺
30
磨外圓面
磨F14至尺寸
外圓磨床
三爪卡盤
砂輪
游標卡尺
35
鉗工
去除工藝柄
40
檢驗
10 結 論
經過整個設計過程我發(fā)現(xiàn)在設計復合模時，排樣圖的確定既是最基礎的一步也是最關鍵的一個環(huán)節(jié)。排樣圖設計的質量將直接影響后面的凹模的尺寸和整個模具的結構等。另外沖同一個工件可以有很多不同的方案不同的模具可以選用，我們應該盡量選擇一種最經濟最安全合理的方法來做。導料方式、卸料方式的確定應根據板厚和沖裁力的大小來綜合考慮不能片面分析。還有定位裝置的確定應根據實際來確定。所以，設計必須從實際出發(fā)，綜合考慮選擇最佳方案。
致 謝
首先我要感謝指導老師和道，感謝他給予我盡心盡力的指導。
還有所有在這次設計中幫助過我的老師同學們，我在這里對你們表示真誠的謝意。
特別是郭雪娥教授和曾立平處長，每當遇到方案不能拿定的時候，我總是能得到他們耐心的指導。曾老師每天都有做不完的工作，卻依然能抽出時間來為我們解決難題，這一點讓我非常地感動。
在繪圖和Word排版方面，郭雪娥教授給了我很多指導，使得我的設計變得更加完善。另外，也要感謝我的同學，每當我運用AUTOCAD繪圖中有些方面不很懂時知道的同學熱心的告訴我，有時還給我操作示范，讓我學到一些以前被忽略過的東西。在用WORD編輯說明書時，一些以前沒用過的工具欄命令按鈕他們也一一告訴我，可以說沒得他們的幫助我的說明書不可能編輯得這么快、這么好。
還有圖書館的工作人員、學校機房的老師和工作人員，為我們的畢業(yè)設計提供了力所能及的幫助，我在這里對你們表示真心的感謝。
在這次設計中，我不僅對以前所學的知識進行了一次系統(tǒng)性的復習，鞏固了書本知識同時也學會了以前很多被忽略過的細節(jié)方面的知識，加深了對課本知識的理解，更重要的是讓我更加明了了很多書本上沒有的知識：其一，對待知識、技術來不得半點馬虎必須嚴肅、認真；其二，不僅僅是設計，生活中任何事情封閉就會落后，我們如果想在最短的時間做主最好的成績，少不了別人的幫助，少不了合作。感謝湖南工學院的老師同學和幫助過我的學校其它工作人員為我這個即將踏入社會的學子上了這么生動的一堂課！
大學就要畢業(yè)了，在這四年中我從老師和同學身上學到了很多有價值的東西，這些東西不僅讓我有能力能圓滿地完成此次畢業(yè)設計，更讓我有信心面對這個充滿競爭的社會。
再次真心的謝謝你們！
劉林飛
2011年5月28日
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