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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
1 緒 論
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?，主要原因是我?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。
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來(lái)，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(wèn)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(guò)高等問(wèn)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。
國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
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)；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）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)；?
?? 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；??
7）模具的精度將越來(lái)越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，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(kāi)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(wèn)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(jiàn)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％．
1.3手柄沖孔落料彎曲件模具設(shè)計(jì)與制造方面
手柄沖孔落料彎曲件模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖孔落料是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料進(jìn)行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件IT8～I(xiàn)T7級(jí)精度的普通沖裁模；較高精度的工件采用IT7～I(xiàn)T6級(jí)精度的高級(jí)沖裁模。
只有加強(qiáng)沖裁件基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
支撐件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就沖孔落料，可采用單工序模、復(fù)合模具或級(jí)進(jìn)模具，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
1.4手柄沖孔落料彎曲件模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
2手柄沖壓工藝的分析
2.1手柄工藝分析
原始資料：如圖所示
材 料： A3
厚 度： 2mm
圖1
此工件有沖孔落料和彎曲三個(gè)工序，材料為 A3（Q235-A）具有良好的沖壓性能。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有一個(gè)個(gè)六邊形的孔，孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求。最小壁厚為4毫米大于凸凹模最小壁厚。零件公差無(wú)特殊要求按IT14級(jí)選用。利用普通沖裁可達(dá)到圖樣要求。適合沖裁加工。。
2.2沖壓工藝與工藝方案
沖壓件的工藝計(jì)算是沖壓工藝設(shè)計(jì)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，本制件的工藝計(jì)算屬于最簡(jiǎn)單的。其主要的內(nèi)容包括計(jì)算沖壓力、凸模、凹模刃口尺寸等。
2.3 工藝方案的確定
手柄零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡(jiǎn)單模分三次加工，即沖孔-落料-彎曲。
方案二：沖孔落料彎曲復(fù)合模。
方案三：沖孔落料彎曲級(jí)進(jìn)模。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
有一個(gè)六邊形的孔，孔與邊緣之間的距離也滿足要求。最小壁厚為4毫米大于凸凹模最小壁厚，可以采用沖孔、落料彎曲復(fù)合?；驔_孔、落料彎曲連續(xù)模。復(fù)合模模具制造難度大，并且沖壓后產(chǎn)品留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，因此選用級(jí)進(jìn)模更好。
3.主要設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1毛坯尺寸的計(jì)算
圖2毛坯
毛坯的尺寸L=L1+L2+L3
L1=80+8+8=96
L2=πa(r+xt)/180=3.14×90(1+0.5×2)/180=3.14
L=96+3.14=99.14
L4=16+8+3.14=27.14
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。為了提高材料利用率和工件質(zhì)量。采用直排方案，如圖3，由表2.9（課本）查最小搭邊值工件間a1=2.0mm，側(cè)面a=2.2mm,進(jìn)距s=106.05mm.
圖3 條料的排樣
計(jì)算沖壓件毛坯面積：
=2877mm2
條料寬度：b =201.4mm
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=D+2(a+c1),查課本表2.12得C=0.5，D=97.14代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為103.83mm。
進(jìn)距h=D+a=103.83+2.22=106.05mm
一個(gè)進(jìn)距材料利用率：%=85%
3.2沖壓力的計(jì)算及壓力機(jī)的選用
該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選用彈性卸料、下出件。
沖裁力計(jì)算 根據(jù)式F= Ltσb …………（2.6.2）
沖孔力F1= KLtтb=1.3×32×2×235=19552N
落料力F2
F2=Ltσb=257×2×235=120790N
F3=0.7×1.3×4×4×235/(1+2)=1557N
根據(jù)沖壓課本 2.20 FX=KXF
由表2.7 查得 KX=0.025～0.06
KT=0.05
KD=0.06
故卸料力：FX=KX（F1+F2+F3）=0.04×(19552+120790+2×1557)=5740 N
由課本得推件力FT=nktF………（2.2.3）
n=
h=6由表2.21查得。故n=3
FT1=nktF1=3×0.05×19552=2933N
FT2=nkTf2=3×0.05×120790=18119N
Ft3=nktf3=3×0.05×1557=233.55N
F=F1+F2+F3+FX+FT1+Ft3FT2=19552+120790+2×970+2933+18119+2×233.55=163794N
3.3初選壓力機(jī)
查文獻(xiàn)[4]開(kāi)式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為JH2-25和JH23-40，見(jiàn)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
工作臺(tái)尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
可傾斜角/°
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
JH2-25
250
75
260
370×560
30
55
JH23-40
400
80
330
460×700
30
65
初選JC23-63
3.4壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算：
計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖3所示，在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對(duì)稱中心線上，用解析法求壓力中心C點(diǎn)坐標(biāo)。由于零件左右對(duì)稱所以XC=0，故零件設(shè)計(jì)YC將工件沖裁周邊分成4條基本線段，求出各線段的長(zhǎng)度及各段的重心位置。圖3
圖4壓力中心的計(jì)算
計(jì)算其壓力中心的步驟如下：
①、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖（見(jiàn)圖4）
②、在任意距離處作x-x軸y-y軸
③、 分別計(jì)算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
④、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
==-0.07mm
到x-x軸的距離
y0==0.67mm
4、模具主要零件和主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
4.1工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
（1） 工作零部件的計(jì)算
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。這時(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。
沖孔時(shí)，間隙取在凹模上，則：
凸模尺寸
dap=（d+x△）-δp0
凹模尺寸
dd=(d+x△+Zmin)0+δ
式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mm
dp dd ——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mm
x——磨損系數(shù)，由手冊(cè)﹝1﹞查表2-30得：IT14級(jí)時(shí)x=0.5。
Zmin——雙面間隙，由沖壓課本表2.4查得Z=0.246mm
△——工件公差，mm
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
①、沖裁六邊形孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸
由手冊(cè)表2-10查得△=0.20
dap=（d+x△）-δp0 =(8+0.5×0.20)0-0.02 =8.010-0.02
凹模尺寸
由表2-4得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(8+0.5×0.20+0.246)0+0.02 =8.3460+0.02
②、外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)雜的制件，所以利用凸凹模配合法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。
采用配作法，計(jì)算凹模的刃口尺寸，首先是根據(jù)凹模磨損后輪廓變化情況正確判斷出模具刃口各個(gè)尺寸在磨損過(guò)程中是變大還是變小，還是不變這三種情況，然后分別按不同的計(jì)算公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.25△
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.25△
c、凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸 第三類尺寸C
第三類尺寸：Cj=(Cmin+0.5△)60.125△
其落料凹模的基本尺寸計(jì)算如下：
圖5 落料凹模刃口部分尺寸
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：
A1=(Amax-x△) 0+0.020=(26-0.5×0.1) 0+0.020=25.950+0.020
A2=(Amax-x△) 0+0.020=(18.14-0.5×0.10) 0+0.020=17.050+0.020
A3=(Amax-x△) 0+0.035=(166.5-0.5×0.60) 0+0.0350=166.30+0.035
A4=(Amax-x△) 0+0.25△=(7-0.5×0.10) 0+0.020=6.650+0.020
A5=(Amax-x△) 0+0.25△=(14-0.5×0.10) 0+0.020=13.20+0.020
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是13.2mm，17.05mm，166.3mm,6.65mm,25.95mm，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.30。（落料凸模、凹模刃口部分尺寸分別見(jiàn)圖4、5）
圖6 落料凸模刃口部分尺寸
（2）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
沖六邊形孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖7所示：
圖7 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式
凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：
L=h1+h2+h3+h
式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—導(dǎo)尺高度，mm
h—附加高度，一般取15~20mm
圖8 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)
整體式凹模如圖8裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即
凹模高度H=KB
凹模壁厚C=(1.5~2)H
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=厚度系數(shù)，查表2.22取0.40
凹模高度H=KB=0.40×98.84=39.54mm
按表取標(biāo)準(zhǔn)值40mm
凹模壁厚C=1.5H = 1.5×39.54=59.31mm
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d,
圖9凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用
d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為59.31mm，所以根據(jù)表2.27查得螺孔選用4×M10的螺釘固定在下模座。故選用如圖9：
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×10=15mm
a3=1.13d=11.3mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為50mm，最大間距為120mm。
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于20。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板250×160×40（JB/T7643.1）
①?zèng)_裁六邊形孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
小凸模長(zhǎng)度 L=40+28=68mm
由小凸模刃口D=8mm查手冊(cè)﹝2﹞表2.54可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=58
小凸模強(qiáng)度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過(guò)凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對(duì)于圓形凸模 Amin≥
式中 Amin—圓形凸模最小截面最小值，mm
t—沖裁材料厚度，mm
F—沖裁力，N
—凸模材料許用強(qiáng)度，取1800MPa
Amin≥==1.08mm 所以承壓能力足夠。
抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）
?。蹋恚幔?70d2/
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm
F ——沖模力,N
J——凸模最小截面的慣性距，mm
Lmax≤270d2/=270×52/=482mm 所以長(zhǎng)度適宜。
凸模固定端面的壓力
q =<
式中 q—凸模固定端面的壓力，MPa
F—落料或沖孔的沖裁力，N
—模座材料許用壓應(yīng)力，MPa
q ==363MPa
凸模固定板端面壓力超過(guò)了235ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)手冊(cè)﹝２﹞表15.60，查得200×160×10
由于采用整體式凹模，所以由外形落料凹模確定其凹模板厚度（圖6），其凹模刃口高度由表2.21查得h=6mm，β=
②外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
外形凸模的設(shè)計(jì)：外形凸模用線切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩個(gè)M8的螺釘固定在墊板上，由于采用固定卸料板，凸模按下式計(jì)算（圖10）：
L=h1+h2+h3+h
其中： h1為固定板厚度（20 mm），h2
為卸料板厚度（14mm），h3為導(dǎo)料板厚度
（6 mm）， h為附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)
入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下 圖9 凸模長(zhǎng)度的確定
卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素。 圖10
所以：L=20+14+6+1+17=58 mm
凸模固定板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見(jiàn)手冊(cè)﹝２﹞表15.57可得300×450×20
（3）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。（圖11）
圖11 整體式凹模的尺寸
凹模的長(zhǎng)度選取要考慮以下因素：
a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。
b)便于導(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模邊界為108mm×179mm。凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
4.2定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
（1）固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖12
圖12 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
選用直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼A型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖
廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置
=C-()+0.1
——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距，mm
C——連續(xù)模的步距，mm
dr——導(dǎo)正銷的直徑，mm
d——擋料銷頭部直徑，mm
=53-()+0.1=52.85mm
（2）導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè)[2]選用如圖14
圖13 導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式
D=d-2a
D——導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
2a——導(dǎo)正銷與孔徑兩邊的間隙
沖裁φ5mm孔的導(dǎo)正銷 查表得h=0.6t 2a=0.05mm
D=d-2a=5.15-0.05=5.10mm
h=0.6×2.2=1.32mm
沖裁φ8mm孔的導(dǎo)正銷查表得h=0.6t 2a=0.07.mm
D=d-2a=8.18-0.07=8.11mm
h=0.6×2.2=1.32mm
（3）標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界Ｌ＝179mm,B=108mm,閉合高度h1=193mm
材料為ZG45(ZG310-570),0I級(jí)精度的對(duì)角導(dǎo)柱模架。如圖16。
導(dǎo)柱標(biāo)記：283170 GB/T2861.1—90
323170 GB/T2861.1—90
導(dǎo)套標(biāo)記：283100338 GB/T2861.6—90
323100338 GB/T2861.6—90
上模座標(biāo)記：2503160340 GB/T2855.1—90
下模座標(biāo)記：2503160345 GB/T2855.2—90
模柄標(biāo)記：A503110 JB/T 7646.1
圖14 對(duì)角導(dǎo)柱示意圖
模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖17所示。
圖15 壓入式的模柄
4.3卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
在前面已經(jīng)確定了采用彈性打料桿，設(shè)計(jì)打料桿為非整體板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有外形凸模的導(dǎo)向作用，并能對(duì)小凸模起保護(hù)作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊(cè)[2]表15.28得：
卸料板長(zhǎng)度L =250mm,寬度B=160mm厚度h0=14mm
此模具中，卸料板對(duì)沖孔落料凸模起導(dǎo)向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造
4.4聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M8365 GB70—85
螺釘標(biāo)記：35鋼M8330 GB68—76
圓柱銷釘標(biāo)記：35鋼6365 GB 119—86
止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：35鋼436GB119—86
4.5手柄沖孔落料彎曲連續(xù)?？傃b圖
前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了手柄手柄沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，手柄沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如圖18。
圖16 手柄沖孔落料連續(xù)模總裝圖
1-上模座 2-導(dǎo)套 3-導(dǎo)正銷 4-導(dǎo)柱5-下模座6-凹模板7-導(dǎo)料板8-卸料板9-凸模10-凸模
11-圓柱銷12-止動(dòng)銷13-模柄14-螺釘15-內(nèi)六角螺釘16-落料凸模17-凸模固定板18-固定擋料銷19-始用擋料塊
5壓力機(jī)的校核
前面已經(jīng)初選了壓力機(jī)，模座外形尺寸350×385mm,閉合高度193mm,有文獻(xiàn)[4]中，JH2—25型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為370×560mm,最大閉合高度為260mm，連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度為55mm,所以在工作臺(tái)上加一10mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。
8.3.8 模具零件材料選用一覽表
表二 模具材料的選用
19
始用擋料塊
2
45鋼
4536 GB/T2866.1—81
18
固定擋料銷
1
45鋼
φ8mm，h=4mm A型 JB/T7649.10—94
17
凸模固定板
1
45鋼
16
落料凸模
1
Cr12
15
內(nèi)六角螺釘
10
35鋼
M8365 GB70—85
14
螺釘
1
35鋼
M8330 GB68—76
13
模柄
1
Q235
A503110 JB/T 7646.1
12
止動(dòng)銷
1
35鋼
436 GB119—86
11
圓柱銷
6
35鋼
6365 GB 119—86
10
凸模
1
Cr12
5
9
凸模
1
Cr12
8
8
卸料板
1
45鋼
7
導(dǎo)料板
2
6
凹模板
1
Cr12
2003160340
5
下模座
1
HT200
5003300345 GB/T2855.2—90
4
導(dǎo)柱
2
20
283170 GB/T2861.1—90
323170 GB/T2861.1—90
3
導(dǎo)正銷
2
45
2
導(dǎo)套
2
20
283100338GB/T2861.6—90 323100338 GB/T2861.6—90
1
上模座
1
HT200
5003300340 GB/T2855.1—90
序號(hào)
名稱
件數(shù)
材料
備注
結(jié)束語(yǔ)
手柄屬于典型的沖裁彎曲件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
墊片沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
墊片沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師杜偉老師，他幫我仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。杜老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，他給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！
由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計(jì)中難免要遇到很多難題，在有課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)及老師的不時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的熱心幫助下，克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)日趨完善。畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然很辛苦，但是在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，一步步提高了自己，一步步完善了自己。同時(shí)也汲取了更完整的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力，使我受益匪淺，我相信這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我以后的工作一定有很大的幫助，而且也鍛煉我的吃苦耐勞的精神，讓我在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)里有立足之地。
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
最后，我衷心感謝各位老師的尊尊教導(dǎo)特別是我的指導(dǎo)老師杜偉老師在這一段時(shí)間給予我無(wú)私的幫助和指導(dǎo)，并向你們致意崇高的敬意，以后到社會(huì)上我一定努力工作，不辜負(fù)你們給予我的知識(shí)和對(duì)我寄予的厚望！
參考文獻(xiàn)：
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