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拉手卡子零件沖壓模具設計
摘要：由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應用,使得模具行業(yè)的產值已經大大超過機床刀具工業(yè)的產值.這一情況充分說明在國民經濟蓬勃發(fā)展的過程中,在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中,越多越多地采用模具來進行生產,模具工業(yè)明顯地成為技術 經濟和國力發(fā)展的關鍵.
因此,要使國民經濟各個部門獲得高速發(fā)展,加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產形成一個獨立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經濟中的關鍵的作用.
本論文闡述的是拉手卡子零件沖壓模具設計，沖壓模具主要包括沖裁模具、彎曲模具、拉深模具、多工位級進模、簡易沖模等。本課題的主要任務是完成拉手卡子落料沖孔復合模及彎曲模的設計，具有非?，F(xiàn)實的設計意義。復合模是在壓力機的一次行程中，在同一工位上完成兩道或兩道以上的沖壓工序。復合模的結構緊湊，沖出來的精度高，適合大批量的生產，但復合模的結構復雜，制造相對困難。
本設計拉手卡子零件沖壓模具，凸凹模安裝在模具下模座上。倒裝復合模廢料清理無須二次清理，操作方便安全，生產效率較高。復合模與彎曲模的設計過程大致相似，復合模較彎曲模結構更為復雜。設計上主要是對凸模、凹模和凸凹模的設計，其中主要是其工作部分的尺寸設計，以保證制件的精度和質量要求。
關鍵詞：沖壓模具 工藝分析 復合模 彎曲模
Certain automobile element stamping technology analysis and mould design
Abstract: as the importance in the industry of the mould , the shaping craft of the mould is widely used in each industrial department, which makes the output value of the mould trade already exceed the output value of the industry of the lathe and cutter greatly. This situation is fully explained while national economy is vigorous, carry on the world market in fierce contention in each industrially developed country, more and more will adopt mould produce, mould obviously become the key of technological, economy and, national power of development with industry.
So, to make each department of national economy win high-speed development , realize the sociality Four Modernizations with higher speed, it must develop the industry of the mould as soon as possible , make the mould production form an independent industrial department, thus give full play to the key function in national economy of industry .
What this paper explained is pressing craft analysis and mold design of an automobile ear slice, press mould mainly including blanking mould , crooked mould , draw dark mould , many worker location grade enter mould , simple and easy trimming die ,etc. What this text explains is mainly about a slice of blanking of automobile ear washes hole complex model and crooked model design, which have very realistic design meanings. The complex mould finishes two or two processes of pressing of the above on the same worker's location in a journey of the press. The structure of the complex mould is compact, the precision washed out is high, suitable for the production in enormous quantities, especially hole and concentricity of making appearance of one are apt to guarantee , but the structure of the complex mould is complicated, make relative difficulty.
Originally design the slice of automobile ear complex mould of hole adopt the structure of inverting, protruding concave mould installs it on the mould seat of the mould. Inverting the complex mould waste material needn't clear up twice, easy to operate and safe and the production efficiency are relatively high. The design process of complex mould and crooked mould is roughly similar; while the complex mould is more complicated. It is mainly to protruding mould, concave mould and the protruding concave model's design, among them that it is mainly design some size of work, so as to ensure the precision and quality requirement.
Keyword: Stamping Mould Technical Analysis Complex mould Crooked mould
注塑模具自動裝配造型
X. G. Ye, J. Y. H. Fuh and K. S. Lee
機械和生產工程部，新加坡國立大學，新加坡
注射模是一種由與塑料制品有關的和與制品無關的零部件兩大部分組成的機械裝置。本文提出了（有關）注射模裝配造型的兩個主要觀點，即描述了在計算機上進行注射模裝配以及確定裝配中與制品無關的零部件的方向和位置的方法，提出了一個基于特征和面向對象的表達式以描述注射模等級裝配關系，該論述要求并允許設計者除了考慮零部件的外觀形狀和位置外，還要明確知道什么部份最重要和為什么。因此，它為設計者進行裝配設計（DFA）提供了一個機會。同樣地，為了根據裝配狀態(tài)推斷出裝配體中裝配對象的結構，一種簡化的特征幾何學方法也誕生了。在提出的表達式和簡化特征幾何學的基礎上，進一步深入探討了自動裝配造型的方法。
關鍵字：裝配造型；基于特征；注射模；面向對象。
1、簡介
注射成型是生產塑料模具產品最重要的工藝。需要用到的兩種裝備是：注射成型機和注射?！，F(xiàn)在常用的注射成型機即所謂的通用機，在一定尺寸范圍內，可以用于不同形狀的各種塑料模型中，但注射模的設計就必須隨塑料制品的變化而變化。模型的幾何因素不同，它們的構造也就不同。注射模的主要任務是把塑料熔體制成塑料制品的最終形狀，這個過程是由型芯、型腔、鑲件、滑塊等與塑料制品有關的零部件完成的，它們是直接構成塑料件形狀及尺寸的各種零件，因此，這些零件稱為成型零件。（在下文，制品指塑料模具制品，部件指注射模的零部件。）除了注射成型外，注射模還必須完成分配熔體、冷卻、開模、傳輸、引導運動等任務，而完成這些任務的注射模組件在結構和形狀上往往都是相似的，它們的結構和形狀并不取決于塑料模具，而是取決于塑料制品。圖1顯示了注射模的結構組成。
圖1 注射模的結構
成型零件的設計從塑料制品中分離了出來。近幾年，CAD/CAM技術已經成功的應用到成型零件的設計上。成型零件的形狀的自動化生成也引起了很多研究者的興趣，不過很少有人在其上付諸實踐，雖然它也象結構零件一樣重要?，F(xiàn)在，模具工業(yè)在應用計算機輔助設計系統(tǒng)設計成型零件和注射成型機時，遇到了兩個主要困難。第一，在一個模具裝置中，通常都包括有一百多個成型零部件，而這些零部件又相互聯(lián)系，相互限制。對于設計者來說，確定好這些零部件的正確位置是很費時間的。第二，在很多時候，模具設計者已想象出工件的真實形狀，例如螺絲，轉盤和銷釘，但是CAD系統(tǒng)只能用于另一種信息的操作。這就需要設計者將他們的想法轉化成CAD系統(tǒng)能接受的信息(例如線，面或者實體等)。因此，為了解決這兩個問題，很有必要發(fā)展一種用于注射模的自動裝配成型系統(tǒng)。在此篇文章里，主要講述了兩個觀點：即成型零部件和模具在計算機上的防真裝配以及確定零部件在模具中的結構和位置。
這篇文章概括了關于注塑成型的相關研究，并對注射成型機有一個完整的闡述。通過舉例一個注射模的自動裝配造型，提出一種簡化的幾何學符號法，用于確定注射模具零部件的結構和位置。
2.相關研究
在各種領域的研究中，裝配造型已成為一門學科，就像運動學、人工智能學、模擬幾何學一樣。Libardi作了一個關于裝配造型的調查。據稱，很多研究人員已經開始用圖表分析模型會議拓撲。在這個圖里，各個元件由節(jié)點組成的，再將這些點依次連接成線段。然而這些變化矩陣并沒有緊緊的連在一起，這將嚴重影響整體的結構，即，當其中某一部分移動了，其他部分并不能做出相應的移動。Lee and Gossard開發(fā)了一種新的系統(tǒng)，支持包含更多的關于零部件的基本信息的一種分級的裝配數據結構，就像在各元件間的“裝配特征”。變化矩陣自動從實際的線段間的聯(lián)系得到，但是這個分級的拓撲模型只能有效地代表“部分”的關系。
自動判別裝配組件的結構意味著設計者可避免直接指定變化的矩陣，而且，當它的參考零部件的尺寸和位置被修改的時候，它的位置也將隨之改變?，F(xiàn)在有三種技術可以推斷組件在模具中的位置和結構：反復數值技術,象征代數學技術，以及象征幾何學技術。Lee and Gossard提出一項從空間關系計算每個組成元件的位置和方向的反復數值技術。他們的理論由三步組成：產生條件方程式，降低方程式數量，解答方程式。方程式有：16個滿足未知條件的方程式，18個滿足已知條件的方程式，6個滿足各個矩陣的方程式以及另外的兩個滿足旋轉元件的方程式。通常方程式的數量超過變量的數量時，應該想辦法去除多余的方程式。牛頓迭代法常用來解決這種方程式。不過這種方法存在兩種缺點：第一，它太依賴初始解；第二：反復的數值技術在解決空間內不能分清不同的根。因此，在一個完全的空間關系問題上，有可能解出來的結果在數學理論上有效，但實際上卻是行不通的。
Ambler和Popplestone提議分別計算每個零部件的旋轉量和轉變量以確定它們之間的空間關系，而解出的每個零部件的6個變量(3個轉變量和3旋轉量)要和它們的空間關系一致。這種方法要求大量的編程和計算，才能用可解的形式重寫有關的方程式。此外，它不能保證每次都能求出結果，特別是當方程式不能被以可解答的形式重寫時。
為了能確定出滿足一套幾何學限制條件的剛體的位置與方向，Kramer開發(fā)了一種特征幾何學方法。通過產生一連串滿足逐漸增長的限制條件的動作推斷其幾何特征，這樣將減少物體的自由度數。Kramer使用的基本參考實體稱為一個"標識"，由一個點和兩正交軸構成。標識間的7個限制條件（coincident, in-line, in-plane, parallelFz,offsetFz, offsetFx and helical)都被定了義。對于一個包括獨立元件、相互約束的標識和不變的標識的問題來說，可以用動作分析法來解決問題，它將一步一步地最后求出物體的最終的幾何構造。在確定物體構造的每一個階段，自由度分析將決定什么動作能提供滿足限制物體未加限制部位的自由度。然后計算該動作怎樣能進一步降低物體的自由度數。在每個階段的最后，給隱喻的裝配計劃加上合適的一步。根據Shah和Rogers的分析，Kramer的理論代表了注射模具最顯著的發(fā)展，他的特征幾何學方法能解出全部的限制條件。和反復的數值技術相比，他的這種方法更具吸引力。不過要實行這種方法，需要大量的編程。
現(xiàn)在雖然已有很多研究者開始研究注射成型機，但仍很少有學者將注意力放在注射模設計上。Kruth開發(fā)了一個注射模的設計支援系統(tǒng)。這個系統(tǒng)通過高級的模具對象(零部件和特征)支持注射模的成型設計。因為系統(tǒng)是在AUTOCAD的基礎上設計的，因此它只適于線和簡單的實體模型操作。
3.注射模裝配概述
主要講述了關于注射模自動裝配造型的兩個方面：注射模在電腦上的防真裝配和確定結構零件在裝配中的位置和方向。在這個部分，我們基于特征和面向對象論述了注射模裝配。
注射模在電腦上的防真裝配包含著注射模零部件在結構上和空間上的聯(lián)系。這種防真必須支持所有給定零部件的裝配、在相互關聯(lián)的零部件間進行變動以及整體上的操作。而且防真裝配也必須滿足設計者的下列要求：
1． 支持能表達出模具設計者實體造型想象的高級對象。
2． 成型防真應該有象現(xiàn)實一樣的操作功能，就如裝入和干擾檢查。
為了滿足這些要求，可用一個基于特征和面向對象的分級模型來代替注射模。這樣便將模型分成許多部分，反過來由多段模型和獨立部分組成。因此，一個分級的模型最適合于描述各組成部分之間的結構關系。一級表明一個裝配順序，另外，一個分級的模型還能說明一個部分相對于另一個部分的確定位置。
與直觀的固體模型操作相比，面向特征設計允許設計者在抽象上進行操作。它可以通過一最小套參數快速列出模型的特征、尺寸以及其方位。此外，由于特征模型的數據結構在幾何實體上的聯(lián)系，設計者更容易更改設計。如果沒有這些特征，設計者在構造固體模型幾何特征時就必須考慮到所有需要的細節(jié)。而且面向特征的防真為設計者提供了更高級的成型對象。例如，模具設計者想象出一個澆口的實體形狀，電腦就能將這個澆口造型出來。
面向對象造型法是一種參照實物的概念去設計模型的新思維方式?；镜膱D素是能夠將數據庫和單一圖素的動作聯(lián)系起來的對象。面向對象的造型對理解問題并且設計程序和數據庫是很有用的。此外，面向對象的裝配體呈現(xiàn)方式使得“子”對象能繼承其“父”對象的信息變得更容易。
圖形2說明以特性為基礎和面向對象的分層的表示一種插入模具。 表示是多重水平的提取的一種分層的結構，從低水平的幾何學的實體(形成特性)到高水平的組件。 在盒子中被封入的項目代表“裝配對象”； 固體線代表“部分”關系； 同時，猛沖的線代表其它關系。 組件( SUBFA )包括部分( PART )。 一部分能被認為是形式特性( FF )的一種“裝配”。 表示把一個以特性為基礎的幾何學的模型的力與面向對象的模型的那些相結合。 它不僅包含父對象和子對象之間的“部分”關系，也包括富有的套結構的關系和裝配對象的一群操作的功能。 在段中3.1，在裝配對象之間有有關一種裝配對象的定義的較進一步的討論，而詳盡的關系在3.2段中被提出。
3.1裝配對象的定義
在我們的工作中，一種裝配對象，O，以如下形式被定義為一個唯一而可辨認的實體：
O = ( Oid，A，M，R ) ( 1 )
在此式中：
Oid是一種裝配對象( O )的一個唯一的標識符。
A是一套三元組，( t，a，v )。 每一元素a被稱為O的一種屬性，與每一屬性有關是一類型，t，和一種價值，v。
M是一套元組，( m，tc1，tc2，%，tcn，tc)。 M中每一個元素都有唯一識別方法。 符號m代表一種方法名稱； 同時，方法定義有關對象的操作。 符號tc (i= 1，2，%，n )規(guī)定爭論類型和符號tc退回的價值類型。
3.2形式特性之間的關系
模具設計在本質中是一個智力的過程； 模具設計者大多數時間在真實客觀的對象諸如金屬板，螺絲釘，槽，斜面，和孔等思索設想。因此，用形式特性建設所有產品獨立部分的幾何學的模型是必要。 模具設計者能容易地改變一部分的大小和形狀，因為形式特性之間的關系保持在部分表示中。 圖形3(a )顯示一個金屬板帶有一個含有公差等級要求的孔。 這部分被兩個形式特性定義，即一個塊和含有公差等級要求的孔。 關于塊特性計數器開掘洞( FF2 )被放置FF1，使用他們本地分別地協(xié)調F2和F1，。 方程( 2)– ( 5 )顯示計數器開掘洞( FF2 )和塊特性( FF1 )之間的空間的關系。 對于形式特性，沒有他們之間的空間的約束，因此空間的關系被設計者直接指定。 兩形式特性之間的詳盡的裝配關系被定義如下：
4.在裝配中推斷部分配置
一種裝配中的若干部分的位置和方向最后通過轉換矩陣來表達。為了方便的緣故，空間的關系通常被諸如“伙伴”，“結盟”和“平行”的高水平的鋪席子的條件指定。 這樣，從含蓄的約束關系自動地引出若干部分之間的清晰明確的轉換矩陣是十分重要。推斷一種裝配中的若干部分的配置三種技術在段2.中已被討論了因為象征性幾何學的接近能以多項式時間復雜性定位所有關于約束方程的解決方案，我們使用這接近來確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。 為了在裝配模擬軟件中執(zhí)行這接近，大量的編寫程序被要求。因此，一種簡化的幾何學的接近被建議確定位置和一種裝配中的若干部分的方向。
在象征性幾何學的接近中，確定位置和若干部分的方向被產生一系列行動執(zhí)行符號滿足每一逐漸增長的約束。被要求來滿足每一逐漸增長的約束的信息儲存在“計劃片段”的一個表格中。 每一計劃片段是規(guī)定一系列測量方法和行動的一個過程按照這樣一種方式移動部分對于滿足相應的約束。 計劃片段也記錄新的自由度和聯(lián)系不變量的幾何不變式。
由于這些限制約束序列，我們的計劃片段桌子中的輸入的數字基本上被減少。 為了為了一，兩或者三個約束解決在我們的系統(tǒng)中允許，九種輸入僅僅被要求。 為了交互式的增加組成部分裝配，更多約束類型和自由的序列將為了用戶增加靈活性。 然而，在為了一種插入模具模擬的自動裝配中，當空間的關系被預先規(guī)定在裝配對象中時，一些序列限制不有關系。 有了上述的定義的合成約束，一個組成部分部分的結構的關系能指定在組成部分的數據庫中。 當把一個組成部分部分添加到模具裝配時，系統(tǒng)將首先分解進入原始的約束的合成約束，然后產生一群片段計劃將組成部分指明方向并且定位在裝配中。
5.注射模的自動裝配
任何注射模具的裝配都由產品的局部和整體兩部分組成。產品的局部依賴產品的整體設計基于塑料的部分[ 1,2 ]的幾何學。 產品依賴部分通常有與那個同樣的方向頂端水平裝配，而他們的位置被設計者直接指定。 對于產品獨立部分的設計，常規(guī)，模具設計者從目錄中選擇結構，
為了產品若干部分的選擇的結構建設幾何學的模型，而然后把產品獨立部分添加到插入模具的裝配。 這設計過程是時間消耗的和差錯容易傾向于。 在我們的系統(tǒng)中，一個數據庫為了所有產品獨立部分根據裝配表示被建造，而對象定義在段3.中不僅描述這數據庫包含產品獨立部分的幾何學的形狀和大小，也包括他們之間的空間的約束。 此外，一些日常事務發(fā)揮作用諸如干擾檢查和裝在衣袋內被封裝在數據庫中。 因此，模具設計者必須從用戶接口中選擇產品獨立部分的結構類型，而然后軟件將為了這些部分自動地計算方向和位置矩陣，而把他們添加到裝配。
5.1模具基礎組件
正如圖1所示，產品的獨立部分可以更進一步被分為摸具基礎和標準部分。摸具基礎是由一群金屬板，插腳，導套等等組成的。除了塑型產品，模具必須具有一系列功能，諸如，箝位，校準，冷卻，注塑等等。大多數產品不得不合并相同的功能，這導致了相似結構的樹立。一些模具建筑形成的標準已經被采用了。模具基礎起因于這個標準。
根據以特性為基礎和面向對象的裝配表示，模具基礎組成部分的以特性為基礎的固體模具首先被建造；其次，裝配對象被定義為在成分和壓縮功能一部分功能在組成零件之間建立關系；然后，利用這些組裝對象，一個分層的組裝對象——模具基礎——能被形成。這些模具基礎對象能通過目錄數據庫被例示。表4列出了模具基礎對象來產生指定的模具基礎的例子。這個指定的模具基礎實例能自動地添加到模具裝配。模具基礎部件和最高裝配的結構關系能通過Eqs被表達。Mp和Mr所在的（8）和（9）式是單元矩陣。
5.2 標準零件的自動增加
一個標準零件是一個組裝對象。它可以通過章節(jié)3.1的公式（1）來定義。在數據庫中，空間約束用 mate，平面aling和軸align，而不像模具基礎，標準件的位置和方向的矩陣是未知的。在示例中，軟件通過利用單一的符號幾何來自動推斷章節(jié)4中描述的結構關系。
5.3 裝配對象的包裝
自動裝配設計的一個重要問題是自動包裝過程。包裝是一個在相應組成部分提供附著成分的真空區(qū)的操作。當一個驅動者被添加到裝配時，一個空的空間被要求在EA盤上調節(jié)驅動者，如表5所示。
由于面向對象的表示法被采取，每一個裝配對象能被描述為兩個實體，實物和虛擬物。虛擬物通過被實物占據的空間模仿。只要一個裝配對象被添加到裝配中，它的虛擬對象也被添加到裝配中。操作發(fā)揮作用中的pocketFplate( ) M O將從相應的組成部分(參看公式（1）和表1)。此外，因為在相應的組成部分上在虛擬對象和真正的對象之間有聯(lián)系，包裝將隨真正的對象的修正而變化。
這種自動包裝功能更進一步顯示了面向對象表示法的優(yōu)勢。
6.基于Unigraphics系統(tǒng)[ 13 ]，所提出的以特性為基礎和面向對象的裝配計劃和自動化裝配模擬的系統(tǒng)在新加坡的國立大學被開發(fā)的IMOLD系統(tǒng)[ 14 ]中已被執(zhí)行。UG系統(tǒng)提供了一個友好的用戶應用程序接口。通過這個接口，用戶可以調用UG的內部功能，諸如增加裝配部件，修正參數等等。 圖6顯示的是一個注塑模具產品，這個產品的注塑模具組裝設計顯示在圖7（a）。固定一半組件的相應的父子關系圖顯示在圖7（b）。裝配是由IMOLD系統(tǒng)設計。每一個模具基礎的零件都在裝配中自動定位。Unigraphics系統(tǒng)提供一個用戶友好應用編寫程序接口(應用程序接口)。 通過這接口，雖然Unigraphics為了給條件鋪席子提供功能，用戶能呼叫諸如把部分添加到一種裝配的Unigraphics內部的功能，修改參數等等，所提出的接近仍然被需要推斷組成部分配置，因為在組成部分能被添加到裝配之前，計算自由的度是必要，而檢查給條件鋪席子的有效性。 圖6個展覽一種插入鑄造產品，因為圖被領進來，和設計的插入模具裝配這產品7(a )。 固定一半組件的相應的“父與子”關系被領進來圖7(b )。 這裝配被系統(tǒng)設計。 每一模具基礎的盤子自動地被定位在裝配中。 諸如定位的圓環(huán)和驅逐者的標準的部分自動地被添加到裝配，因為這些標準部分也自動地被建立，和口袋。
7.結論
注射模具裝配以所提出的特性為基礎和面向對象的分層的表示不僅把特性范例擴展到裝配，由于擴展特性范例而給條件，插入和方向限制等等鋪席子到裝配設計設計，而且是封裝操作的功能和幾何學的約束，諸如自由的程度，諸如集合的組成部分的模糊變化修正甚至能在完成裝配過程之后被制定。 裝配對象的封裝有如下兩種優(yōu)勢： 首先，因為裝配的條件被封裝在裝配對象中，自動裝配設計容易執(zhí)行； 其次，對象裝配的封裝操作的功能使諸如裝在衣袋內與干擾檢查的裝配設計的日常事務過程自動化。 所提出的簡單化的動作分析能基本上減少為了自動檢測校對模具裝配之內組成部分干擾所需要的規(guī)劃設計的努力。
冷沖壓工藝規(guī)程卡片
產品名稱
拉手卡子
工件名稱
拉手環(huán)卡子
產量
第1頁
產品圖號
工件圖號
100000
共1頁
材料牌號及
技術規(guī)格
Q235
毛料形狀及尺寸
選用板料 縱裁成
1200×1000×2 150X85X2
工序
號
工序
名稱
工 序 草 圖
工裝名稱
設備
檢驗
要求
工種
備注
0
下料
150X85X2.5
剪床
1
落料
與
沖孔
沖孔
與落料復合模
630kN
壓力機
按草圖檢驗
2
一次彎曲
彎曲模
按草圖檢驗
3
二次彎曲
彎曲模
100kN
壓力機
按圖檢驗
4
檢驗
按沖壓
件圖檢驗
原底圖
總號
日期
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編制
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總號
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日期
1.緒論
1.1研究課題的目的和意義
近年來,.由于模具技術的迅速發(fā)展, 模具設計與制造已成為一個行業(yè)越來越來引起人們的重視.模具是現(xiàn)代工業(yè)生產中重要的工藝裝備,他在各種生產行業(yè),特別是沖壓和塑料成形加工中,應用極為廣泛.我國模具工業(yè)總產值中,沖壓模具的產值約為50％.現(xiàn)代模具技術的發(fā)展,在很大程度上依賴于模具標準化的程度,優(yōu)質模具材料的研究,先進的模具設計和制造技術,專用的機床設備及高水平的生產技術管理等等,但其中模具設計是至關重要的一個方面.
利用模具生產零件的方法已成為工業(yè)上進行成批或大批生產的主要技術手段,它對于保證制品質量,縮短試制周期,進而爭先進入市場,以及產品更新?lián)Q代和新產品開發(fā)都具有決定性意義.因此德國把模具成為”金屬加工中的帝王”,把模具工業(yè)視為”關鍵 工業(yè)”,美國把模具成為”美國工業(yè)的基石”,把模具工業(yè)視為”不 可估量其力量的工業(yè)”,日本把模具說成”促進社會富裕繁榮的動力”把模具工業(yè)視為”整個工業(yè)發(fā)展的秘密”
由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應用,使得模具行業(yè)的產值已經大大超過機床 刀具工業(yè)的產值.這一情況充分說明在國民經濟蓬勃發(fā)展的過程中,在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中,越多越多地采用模具來進行生產,模具工業(yè)明顯地成為技術 經濟和國力發(fā)展的關鍵.
從我國的情況來看,不少工業(yè)產品質量上不 去,新產品開發(fā)不出來,老產品更新速度慢,能源消耗指標高,材料消耗量大,這些都與我國模具生產技術落后,沒有一個強大的 先進的模具工業(yè)密切相關.
因此,要使國民經濟各個部門獲得高速發(fā)展,加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產形成一個獨立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經濟中的關鍵的作用.
沖壓生產靠模具和壓力機完成加工過程,與其他機械加工方法相比,其在技術和經濟方面有如下特點:
⑴沖壓加工的生產效率高,且操作方便,易于實現(xiàn)機械化和自動化.普通壓力機每分鐘可以生產十幾個零件,高速壓力機每分鐘可生產幾百甚至上千件零件.所以它是一種高效率的加工方法.
⑵沖壓件的尺寸精度由模具來保證,所以質量穩(wěn)定,互換性好.
⑶沖壓可加工出尺寸范圍較大 形狀較復雜的零件,小到儀表零件,大到汽車覆蓋件,還可獲得其他加工方法難以制造的壁薄 、 質量輕、 剛性好 、 表面質量高 、 形狀復雜的零件.
⑷沖壓加工一般不需要加熱毛坯,也不像切削加工那樣,需大量切削金屬,所以它不但節(jié)能,而且節(jié)約金屬,故沖壓件的成本較低.
由于沖壓工藝具有上述突出的特點,因此在國民經濟各個領域廣泛應用.例如,航空航天、機械、電子通信 、交通 、兵器 、日用電器及輕工等產業(yè)都有沖壓加工,不但在工業(yè)生產中廣泛才用沖壓工藝,而且可以說每個人每天都直接與沖壓產品發(fā)生聯(lián)系.
沖壓在現(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 越來越多地才用沖壓加工方法加工零件部件,如汽車 、農機、儀表 、儀器 、電子、航空 、航天 、軍工 、家電及輕工等行業(yè).在這些工業(yè)部門中,沖壓件所占比例相當大,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,如果生產中不廣泛才用沖壓工藝,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代是難以實現(xiàn)的。
1.2國內外研究概況及發(fā)展趨勢
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)，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。
⑴沖壓成型理論及沖壓工藝方面
沖壓成型理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前國內外對沖壓成型理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成型過程應力應變分析、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取得了較大進展。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型過程的計算機模擬技術，即利用有限元等數值分析方法模擬金屬的塑性成型過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成型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，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，也縮短了制造模具的周期。
目前國內外相繼涌現(xiàn)出了精密沖壓工藝；高能、高速成型工藝；超塑性成型工藝及無模多點成型工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。
⑵沖模設計與制造方面
沖模是實現(xiàn)生產的基本條件。在沖模的設計和制造基礎上，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)代化生產的需要，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，與此相適應的新型模具材料及其表面熱處理技術與表面處理，各種高效、精密、數控、自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也正在迅速發(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。
⑶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匹配。
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、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成型機、CNC折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年在國內外已經發(fā)展起來、國內已開始使用的沖壓柔性制造單元和沖壓柔性制造系統(tǒng)代表了沖壓生產的新的發(fā)展趨勢。
1.3課題研究的主要內容和方案
1.3.1課題研究的主要內容
拉手卡子零件沖壓模具設計
原始資料及設計技術要求如下：
1、零件圖；
2、零件材料牌號及厚度：Q235，δ1.0；
設計技術要求如下：
1、年生產綱領：100000件；
2、要求外文資料翻譯忠實原文
3、要求編制的沖壓工藝規(guī)程合理
4、要求設計的沖壓模具滿足加工要求
5、要求圖紙設計規(guī)范，符合制圖標準
6、要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范。
1.3.2課題研究的方案
1、分析沖壓件的工藝性
根據設計題目的要求，分析沖壓件成型的結構工藝性，分析沖壓件的形狀特點、尺寸大小、精度要求及所用材料是否符合沖壓工藝要求
2、制定沖壓件工藝方案
在分析了沖壓件的工藝性后，通過可以列出幾種不同工藝方案，從產
品質量、生產效率、設備占用情況、模具制造的難易程度和模具壽命高
低、工藝成本、操作方便和安全程度等方面，進行綜合分析、比較，然
后確定適合于工廠具體生產條件的最經濟合理的工藝方案。
3、確定毛坯形狀、尺寸和下料方式。
在最經濟的原則下，決定毛坯的形狀、尺寸和下料方式，并確定材料的消耗量。
4、確定沖模類型及結構型式。
5、進行必要的工藝計算
6、選擇壓力機
7、繪制模具總圖和非標準零件圖。
1.4研究課題的主要目標和特色
利用模具成型零件的方法，實質上是一種少切削、無切削、多工序重合的生產方法，采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產效率，保證零件的質量，節(jié)約材料，降低生產成本，從而取得很高的經濟效益。從冷沖壓方面來看，冷沖壓生產過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設備完成加工，便于實現(xiàn)自動化，生產效率，操作簡便。對于普通壓力機，每臺每分鐘可生產幾件到幾十件沖壓件，而高速沖床每分鐘可生產百件至千件以上沖壓件。冷沖壓所獲得的零件一般無需進行切削加工，因而是一種節(jié)約能源、節(jié)約原材料的無（或少）切削加工方法。由于冷沖壓所用原料多是表面質量好的板料，沖件的尺寸公差由沖模來保證，所以產品尺寸穩(wěn)定、互換性好。利用模具的生產優(yōu)勢，通過落料、沖孔、彎曲三道工序完成零件的加工，能夠實現(xiàn)滿足零件加工的各項指標。
2.拉手卡子沖壓復合模設計
2.1拉手卡子沖裁工藝性分析
本設計是拉手卡子落料沖孔復合模及彎曲模，拉手卡子簡圖：如圖2-1所示
落料于沖孔零件圖
圖 2-1 拉手卡子零件圖
生產批量：大批量
材料：Q235
材料厚度：1mm
由零件圖可知，拉手卡子的加工涉及到落料、沖孔和彎曲三道工序。該零件形狀簡單、對稱，尺寸不大，是由簡單的圓和直線組成，工藝性好。沖裁件的經濟精度不高于IT11級，一般要求落料件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級。汽車耳片零件的加工精度要求為IT14，能達到經濟精度，適合大批量的生產，生產成本經濟，經濟性好。幾何形狀，尺寸和精度等情況均符合沖裁的工藝要求。
復合模的特點：①沖件精度較高，不受送料誤差影響。內外行相對位置一致性好。②沖件表面比較平整。③適宜沖脆性或軟質材料。④可以充分利用短料和邊角余料。⑤沖模面積較小。
而該件的厚度為2mm，較薄，工件上孔與孔之間的距離為55 mm，較大，孔邊距大于最小合理值，且最窄為12 mm大于復合模的凸凹最小壁厚所需要的8.5mm，所以沖裁模采用復合模較為合理。因為零件的加工涉及三道工序，為保證零件的精度要求，故先采用倒裝式落料沖孔復合模對工件沖孔落料加工，再利用彎曲模對沖裁后的工件進行彎曲，從而加工出最后的零件。
2.2工件排樣與搭邊
2.2.1排樣
沖裁件在板料或條料上的布置方式，稱為沖裁件的排樣，簡稱排樣，排樣的合理與否，不但影響到材料的經濟利用率，降低零件成本，還會影響到模具結構、生產率、制件質量、生產操作方便與安全等。
2.2.2材料的利用率
排樣的目的是為了合理利用原材料。衡量排樣經濟性、合理性的指標是材料的利用率。所謂材料利用率是指沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比。排樣合理與否，對材料的利用率的大小直接影響。材料利用率的計算公式如下：
一個進距的材料利用率η的計算如下：
η=×100% （2-1）
式中 A ——沖裁件面積（包括內形結構廢料），（mm2）；
n ——一個進距內沖裁件數目;
b ——條料寬度，（mm）;
h ——進距,（mm）。
一張板料上總的材料利用率η總的計算如下：
η總=（）×100% （2-2）
式中 η總—— 一張板料上沖裁件總數目；
L ——板料長，（mm）；
2.2.3 搭邊
排樣中相鄰兩制件之間的余料或制件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。其作用是補償定位誤差和保持有一定的強度和剛度，防止由于條料的寬度誤差、送進步距誤差、送料歪斜等原因而沖裁出殘缺的廢品，保證沖出合格的工件，便于送料。
搭邊是廢料，從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊越小越好。但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件剪切表面質量。一般來說，搭邊值是由經驗確定的。
由支承板零件圖和排樣圖2-2可得知：
因為經過支承板毛坯經落料沖孔后，還須進行彎曲工序才能得到最后支承板零件，故在進行復合模的排樣時，必須先進行彎曲展開計算。
支承板彎曲展開長度為：
L=（80-1.5-5）+（40-1.5-5）+л/2（5+0.46×1.5）
=115.933116 mm
沖裁件面積：A =9914mm2
條料寬度：b = 150+2.5×2=155 mm
進距：h=84+2 mm=86 mm
一個進距的材料利用率：
η=( nA / bh)×100%=9914×1mm2/（155mm×86 mm）×100%
=74%
圖2-2 排樣圖
2.3沖裁間隙
沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的間隙。單邊用間隙用C表示，雙邊用Z表示。
圓形沖裁模雙邊間隙為 Z=D凹-D凸
式中 D凹——沖裁模凹模直徑尺寸（mm）
D凸 ——沖裁模凹模直徑尺寸（mm）
沖裁間隙是沖裁過程中一個重要的工藝參數，間隙的選取是否合理直接影響到沖裁件質量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。
2.3.1沖裁間隙的選取
沖裁間隙對沖裁件斷面的質量、尺寸精度、模具壽命以及沖裁力、卸料力、推件力等有較大影響。沖裁間隙的大小主要與材料的性質及厚度有關，材料越硬，厚度越大，則間隙值應越大。選取間隙值時應結合沖裁件的具體要求和實際的生產條件來考慮。其總的原則應該是在保證滿足沖裁件剪斷面質量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長。設計時一般采取查表法確定，在沖模制造時，也可按材料厚度的百分比估算。查表2-1選得間隙值為Zmin=0.246、Zmax=0.360（mm）。
表２-1 沖裁模刃口始用間隙
材料名稱
08F、10、35、09Mn、Q235、B2
Q234
40、50
厚度t
初始間隙Z
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
1.0
0.10
0.14
0.10
0.14
0.10
0.14
1.2
0.12
0.18
0.13
0.18
0.13
0.18
2.0
0.246
0.360
0.17
0.24
0.260
0.380
為了使模具能在較長時間內沖制出合格的零件，提高模具的利用率，一般設計模具時取Zmin作為初始間隙。
2.4沖壓力計算
沖裁力是設計模具、選擇壓力機的重要參數。計算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設備和設計模具。選用沖壓設備的標稱壓力必須大于所計算的沖裁力，所設計的模具必須能傳遞和承受所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求。沖裁時的總力包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。
2.4.1沖裁力計算
沖裁力的大小主要與材料性質、厚度、沖裁件周長、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關。
根據《冷沖壓模具設計指導》中介紹的計算方法如下：
一般對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力F可按下式計算：
F=L·t·τ （2-3）
式中 F —— 沖裁力, N；
L —— 沖裁件的沖裁長度, mm；
t —— 板料厚度，mm；
τ—— 材料的抗剪強度, Mpa；
有時也可用材料的抗拉強度進行計算：
F=L·t·σb （2-4）
式中
σb—— 為材料的抗拉強度，Mpa
在落料沖孔復合模中，沖裁力包含落料力和沖孔力。由支承板零件圖可得:
落料力：
L=528mm
t =2 mm
σb =450MPa
F落= L·t·σb = (528×2×450)N=475200N
沖孔力：
L1=2×л×3=18.84mm
t =2 mm
σb =450MPa
F孔 = L·t·σb =（18.84×2×450）N
=16956N
2.4.2卸料力、推件力和頂出力
從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力叫卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力叫推件力；逆著沖裁方向頂出來的力叫頂出力。
卸料力、推件力和頂出力通常采用經驗公式進行計算，見式（2-5）。
卸料力：F卸=K卸·F 落
推件力：F推=n·K推·F孔
頂出力：F頂=K頂· F 落 （2-5）
式中：
K卸、K推、K頂—— 分別為卸料力、推件力系數,其值見表2-2；
n—— 同時卡在凹模內的零件數；
h——凹模直壁洞口的高度。
表2- 2 推件力、頂件力、卸料力系數
料厚/（mm）
K推
K頂
K卸
鋼
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
0.1
0.065
0.050
0.040
0.014
0.08
0.06
0.05
0.06—0.075
0.045—0.055
0.04—0.05
0.03—0.04
卸料力：F卸=K卸·F 落=（0.05×475200）N=23760N
推件力：F推=n·K推·F孔=（4×0.05×16956）N
=3391.2N
（n=h／t=8mm／2 mm = 4個）
F總 = F 落＋F孔＋F卸＋F推
=（475200＋16956＋23760＋3391.2）N=519307.2=519.31KN
2.5模具壓力中心計算
壓力中心的計算采用空間平行力系的合力作用而得求解方法。
畫出所示制件，選定坐標系xoy,如圖2-3所示。沖裁件以X軸對稱，所以Y0 = 0。
L1=150 mm X1=0 mm Y1=75 mm
L2= 54 mm X2=27mm Y2=150 mm
L3=12.5 mm X3=54 mm Y3=143.75 mm
L4=30 mm X4=69 mm Y4=137.5 mm
L5=30 mm X5=84 mm Y5=122.5 mm
L6=30 mm X6=69 mm Y6=107.5 mm
L7=65 mm X7=54 mm Y7=75 mm
L8=30 mm X8=69 mm Y8=42.5 mm
L9=30 mm X9=84 mm Y9=27.5 mm
L10=30 mm X10=69 mm Y10=12.5 mm
L11=12.5 mm X11=54 mm Y11=6.75 mm
L12=54 mm X12=27 Y12=0 mm
故 X0 =( L1×X1+ L2×X2+ L3×X3+ L4×X4+ L5×X5+ L6×X6+ L7×X7+ L8×X8+ L9×X9+ L10×X10+ L11×X11+L12×X12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=39.95 mm
Y0 =( L1×Y1+ L2×Y2+ L3×Y3+ L4×Y4+ L5×Y5+ L6×Y6+ L7×Y7+ L8×Y8+ L9×Y9+ L10×Y10+ L11×Y11+L12×Y12)/ (L1+ L2+ L3+ L4+ L5+ L6+ L7+ L8+ L9+ L10+L11+L12)=75mm
則壓力中心為（39.95，75）。
2.6凸、凹模刃口尺寸計算
模具刃口尺寸及公差是影響沖裁件精度，因而，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設計的重要環(huán)節(jié)。
2.6.1凸、凹模刃口尺寸公差計算的原則
（1） 落料件的尺寸是由凹模決定的，故應以落料凹模為基準。沖孔件的尺寸是由凸模決定的，故應以沖孔凸模為基準件。
（2） 凸模和凹模之間應保證有合理間隙。計算時先計算基準件尺寸，間隙是在計算非基準件時才考慮的。對于落料件，凹模為基準件，間隙由減小凸模尺寸來取得。對于沖孔件，凸模為基準件，間隙由增大凹模尺寸來取得。
（3） 考慮到間隙在模具使用過程會隨磨損而增大，故設計凸模和凹模時初始間隙應取最小值。
（4） 應區(qū)分模具磨損過程中凸模和凹模尺寸的變化趨勢。凹模尺寸愈磨愈增大，凸模愈磨愈減小，因此，在設計新模具過程時，落料凹模尺寸應接近于落料件的最小極限尺寸（也就是落料件的最大極限尺寸減去全部磨損量），沖孔凸模尺寸應接近于沖孔件的最大極限尺寸（也就是沖孔件的最小極限尺寸加上全部磨損量）。
（5） 凸模和凹模的制造公差與沖裁的尺寸精度相適應，其上下偏差值應按入體方向來標注。
（6） 模具有兩種制造方式。一種方式是凸模凹模分別加工，成批制造，可以互換。另一種方式是單配加工，先加工基準件，然后非基準件按基準件配，加工后的凸凹模不能互換。
2.6.2凸、凹模刃口尺寸計算的方法
由于凸模和凹模的加工方法不同，設計時其刃口尺寸計算應分別進行計算。
（1） 凸模與凹模分開加工
采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差，它適用于圓形或簡單形狀的工件。為了保證間隙值，應滿足（2-6）條件。
δ凸 +δ凹 ≤Zmax-Zmin （2-6）
式中 δ凸 —— 凸模的制造公差；
δ凹 —— 凹模的制造公差。
δ凸、δ凹的值見表2-3。
表2-3 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差
基本尺寸
凸模公差δ凸
凹模公差δ凹
≤18
0.020
0.020
＞18～30
0.020
0.025
＞120～180
0.030
0.040
下面對沖孔和落料兩種情況加以分析討論。
① 沖孔
沖孔應先確定凸模刃口尺寸，間隙取在凹模上。設工件孔的尺寸為d+△，其計算公式為：
d凸 = （d﹢xΔ） （2-7）
d凹 = （d凸﹢Zmin） （2-8）
式中 d凸、d凹 ——沖孔凸、凹模基本尺寸，mm；
Δ ——工件制造公差，mm；
X ——因數，其值可查表2-4。
② 落料
根據刃口尺寸計算原則，落料時應首先確定凹模刃口尺寸。由于基準件凹模的刃口尺寸在磨損后會增大，因此應使凹模的基本尺寸接近工件輪廓的最小極限尺寸，再減小凸模尺寸以保證最小合理間隙值Zmin。仍然是凸模取負偏差，凹模取正偏差。設工件尺寸為D0-Δ，其計算式如下：
D凹 = （D﹣ x△） (2-9)
D凸 =（D凹﹣Zmin） (2-10)
2-4 因數x
材料厚度
t/mm
非圓形x值
圓形x值
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差Δ/ mm
1
＜0.16
0.17～0.35
≥0.36
＜0.16
≥0.16
1～2
＜0.20
0.21～0.41
≥0.42
＜0.20
≥0.20
2～4
＜0.24
0.25～0.49
≥0.50
＜0.24
≥0.24
＞4
＜0.30
0.21～0.59
≥0.60
＜0.30
≥0.30
（2）凸模與凹模配合加工
對于形狀復雜或材料薄的零件，為了保證凸、凹模之間一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作為基準件，然后以此基準件為標準來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互換的。
由于復雜工件形狀各部分尺寸性質不同，凸模與凹模磨損情況也不同，所以基準件的刃口尺寸需要按不同方法計算。如圖2-4 a)為一落料件，應以凹模為基準件，凹模的磨損情況可分為三類：
第一類是凹模磨損后增大的尺寸（圖中A類尺寸）；
第二類是凹模磨損后減小的尺寸（圖中B類尺寸）；
第三類是凹模磨損后沒有增減的尺寸（圖中C類尺寸）。
a)落料件 b)沖孔件
圖2-4 落料、沖孔件的尺寸分類
同理，對于圖2-4 b）的沖孔件，應以凸模為基準件，可根據凸模的磨損情況，按圖示方法將尺寸分為A、B、C三類。當凸模磨損后，其尺寸的增減情況也是增大、減小、不變這一同樣的規(guī)律。因此，對于復雜形狀的落料件或沖孔件，其模具基準件的刃口尺寸均可按下式計算。
A類： Aj＝（Amax﹣x△）
B類： Bj＝（Bmin﹣x△）
C類： Cj＝（Cmin﹢0.5△）± （2-11）
式中 Aj 、 Bj 、 Cj ——基準件尺寸，mm；
Amax 、Bmin、 Cmin——工件極限尺寸，mm；
△ ——工件公差，mm。
對于與基準件相配合的非基準件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在圖樣上標注，而是僅標注基本尺寸，并注明其公差按基準件凹模或凸模的實際尺寸配做，并保證應留的間隙值。
另外，如果按照加工的需要，希望對落料件以凸模為基準，對沖孔件以凹模為基準件，則模具基準件的刃口尺寸可按式2-12計算：
A類： Aj＝（Amax﹣x△﹣Zmin）
B類： Bj＝（Bmin＋x△＋Zmin）
C類： Cj＝（Cmin﹢0.5△）± （2-12）
由上文中間隙選擇中，查表得間隙值Zmin＝0.246mm Zmax＝0.360 mm
凸模和凹模采用分別加工的方法，根據如下：
Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114
查表2—3規(guī)則形狀沖裁時凸模和凹模的制造公差
落料部分：δ凸、δ凹
δ凸=0.030 mm δ凹=0.04 mm
δ凸+δ凹=0.030+0.040=0.070 mm〈Zmax-Zmin=0.114
沖孔部分：δ凸、δ凹
δ凸=0.02 mm δ凹=0.020 mm
δ凸+δ凹=0.020+0.020=0.040 mm〈Zmax-Zmin=0.114 mm
可見均能滿足分別加工時δ凸+δ凹〈Zmax-Zmin要求，因此可以分別計算凸凹模的尺寸。
凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：
落料：
凹模：D凹 = （D﹣ x△）
= （150﹣0.5×1）
=149.5 mm
查表2-4：△=1.0 X=0.5
凸模：
D凸 =（D凹﹣Zmin）
=（149.79﹣0.246）
=149.544 mm
沖孔：d凸 = （d﹢xΔ） d凹 = （d凸﹢Zmin）
凸模：
d凸 = （d﹢xΔ）
=（6﹢0.75×0.30）
=6.23 mm
查表2-4：Δ=0.30 X=0.75
凹模：
d凹 = （d凸﹢Zmin）
= （6.21+0.246）
=6.456 mm
查〈〈沖壓模具簡明設計手冊〉〉凸凹模最小壁厚：
材料厚度 t=2.0 mm
最小壁厚a=4.9 mm
最小直徑 D=21 mm
凸模尺寸按凹模尺寸配制，保證單面間隙為Zmin/2~ Zmax/2。
2.7復合模凹、凸凹模的結構設計
2.7.1凹模
(1) 凹模的類型 按凹模的刃口孔形可分為圓柱形孔口凹模、錐形孔口凹模；按凹模的結構可分為整體式凹模和鑲拼式凹模。
(2) 凹模刃口形式 錐形刃口：如圖2-5a)所示。沖裁件或廢料容易通過，凹模磨損后的修磨量較小。但刃口強度較低，刃口尺寸在修磨后略有增大。適用于形狀簡單，精度要求不高，材料厚度較薄工件的沖裁。當t﹤2.5mm時，α＝15′;當t＝2.5~6mm時，α＝30′;當采用電火花加工凹模時，α＝4~20′。
a) b)
圖2-5 凹模刃口形式
柱形刃口：如圖2-5b)所示。刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變。但孔口容易積存工件或廢料，推件力大且磨損大。適用于形狀復雜或精度要求較高工件的沖裁。當t<0.5mm時,h=3~5mm;當t=0.5~5mm 時,h=5~10 mm ; 當t=5~10mm時,h=10~15mm。
(3) 凹模外形尺寸的確定
本設計凹模采用圓柱形孔口凹模。圓形凹?？砂蠢錄_模國家標準或工廠標準選用，非標準尺寸的凹模的外形尺寸常用經驗公式計算確定。
凹模厚度的確定件式（2-13）。
H=Kb （2-13）
凹模壁厚（指凹模刃口與外邊緣的距離）的確定式見（2-14）。
c=(1.5～2)H （小型凹模）
c=(2～3)H （大型凹模） （2-14）
式中 b——凹模孔的最大寬度，mm;
K——因數，見表2-5；
H——凹模厚度，
C——凹模壁厚。
按上式計算的非標準凹模外形尺寸，可以保證凹模有足夠的強度和剛度，一般可不再進行強度校核。
表2-5 因數K的數值
材料厚度t/ mm
b/ mm
0.5
1
2
＜50
0.3
0.35
0.42
＞50～100
0.2
0.22
0.28
本設計拉手卡子零件，是非標準尺寸凹模，則按上述公式有：
H=Kb＝0.2×150 mm＝30 mm
c=2H
但該件上還需要沖一些小孔，且均在同一凹模上進行，所以凹模的厚度應當增加，故取H=35mm
凹模的壁厚為：c=2H=2×35mm =70mm
由上述外形尺寸和查國家標準，可選用250×160×45 GB/T 2855.5國家標準矩形凹模板制取. 其他尺寸根據凸凹模及固定要求而定（見凹模零件圖）。
2.7.2凸凹模外型結構
凸凹模的內、外緣均為刃口，內、外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。為保證凸凹模的強度，凸凹模應有一定的壁厚。
凸凹模的最小壁厚值m一般可按經驗數據決定。不積聚廢料的凸凹模最小壁厚值見式（2-15）。
沖裁硬材料時 m=1.5t
沖裁軟材料時 m ≈ t （2-15）
對于倒裝復合模，因為孔內會積聚廢料，所以最小壁厚要大些。其他外形尺寸按零件沖裁要求及固定配合要求而定（見凸凹模零件圖）。
2.8復合模總體設計與標準零件選用
沖壓模具零件的分類可按在模具中的作用，分為結構性零件和工藝性零件兩大類。結構性零件包括導向零件（導板、導柱和導套等）、固定零件（模座、模柄、凸、凹模固定板和墊板等）及其他緊固零件。工藝性零件包括成型零件（凸模、凹模、凸凹模）、定位零件（定位釘、定位板、擋料銷、導正銷、側刃等）和壓料、卸料零件（卸料板、壓邊圈、頂件板和推件板等）。沖壓模具已經制定了國家標準，包括模架、典型組合、零部件技術條件等，在設計時可參考標準選用標準零部件。
2.8.1模固定板
凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應保證凸模安裝孔外，還要考慮螺釘與銷釘孔的設置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度的0.6~0.8倍。
取H1=0.7H=0.7×35=25 mm
根據表2-6，選用固定板250×160×25-45鋼JB/T7653.2
材料：45鋼
技術條件：按JB/T7653-1994的規(guī)定
表2-6 矩形固定板（摘自JB/T7643.2-1994） (mm)
其尺寸設計根據推件塊，凸模及其固定需要設計（見固定板零件圖）固定板的外形尺寸一般與凹模大小一樣，可由標準中查得。固定凸模用的型孔與凸模固定部分相適應。型孔位置應與凹模型孔位置協(xié)調一致。凸模固定板內凸模的固定方法通常是將凸模壓入固定板內，其配合為H7/m6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6。對于大尺寸的凸模，也可直接用螺釘、銷釘固定到模座上而不用固定板。對于小凸模還可以采用粘結固定。
2.8.2凸模
(1) 凸模的類型 按工作性質，沖裁凸模可分為落料凹模、沖孔凸模等；按工作斷面形狀，沖裁凸模有圓形、方形、矩形等；按其結構，沖裁凸模分為鑲拼凸模和整體凸模；按固定方式，沖裁凸模又背臺式、疊裝式、壓塊式、護套式、組合式等。
(2) 凸模結構形式 凸模的結構形式分為無固定臺階式和有固定臺階式兩種。無固定臺階式的凸模，其工作部分和固定部分為等斷面形式，故非常適合凸模刃口用線切割或成型磨削成型。有固定臺階的凸模，其中間臺階和凸模固定板以過渡配合相配，而凸模頂端的最大臺階是用其臺肩擋住凸模，在卸料時不至于從凸模固定板中拉出。工作部分可采用車削、磨削或采用仿形刨加工，最后用鉗工進行精修。
凸模長度 凸模長度一般是根據模具裝配圖結構上的需要確定的，本設計中凸模的長度的設計根據《沖壓工藝與模具設計》的公式來計算如下：
L=H1+H2+H3+Y
式中，H1—凸模固定板的厚度；
H2—卸料板的厚度；
H3—導料板的厚度；
Y—附加長度，包括凸模刃口的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.5～1mm），凸模固定板與卸料板之間的安全距離A（15～20 mm）等。
固定板 由上文可知固定板的厚度為H1=25 mm
卸料板 卸料板兼有壓料作用，沖裁件平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙取（0.1～0.2）t即0.2～0.4 mm，厚度一般為5～15 mm。
在此設計當中取卸料板厚度H2=10mm。
導料板 導料板的作用是導正材料的送進方向。導料板的厚度確定由材料厚度和擋料銷高度決定。查《冷沖壓模具設計指導》表2—28可知材料厚度t=2 mm,擋料銷h=4 mm,導料板H=8 mm。
則L=H1+H2+H3+Y
=25+10+8+（16+1）
=60 mm
凸模材料 模具刃口要有高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力。因此應有高的硬度與適當的韌性。形狀簡單的凸模常選用T8A、T10A等制造。形狀復雜、淬火變形大，特別是用線加工方法加工時，應選用合金工具鋼，如Cr12、9Mn2V、CrWMn等制造，熱處理硬度取58~62HRC。本設計選用T10A，熱處理硬度56~60HRC。
根據表2-7，本設計中汽車耳片沖孔凸模選用B形凸模：
凸模1: BⅡ11.04×45JB/T8057.2-1995 T10A
凸模2: BⅡ9.04×45JB/T8057.2-1995 T10A
技術條件:按JB/T7653-1994的規(guī)定。
表2- 7 B型凸模（摘自JB/T8057.2-1995） (mm)
2.8.3 凸模墊板
凸模墊板裝在凸模和上模座之間。它的作用是承受凸模或凹模壓力，防止沖裁時過大的壓力凸模壓壞上模座而影響模具的正常工作。墊板材料一般可選用45鋼，熱處理硬度取43—48HRC。
承受單位壓力特大的墊板則選用T8A，熱處理硬度取52—55HRC。
是否采用墊板，以承壓面積較小的凸模進行計算，沖孔的凸模承壓面積尺寸為28.26 mm2
其承受應力為：σ=F1/A=16956/28.26=600MPa
查《冷沖壓模具設計指導》可知：σ＞σp ,因此須才采用墊板，墊板的厚度一般取4～12mm。
墊板的尺寸可在標準中查的（表2-8）。
根據表2-8，墊板200×160×12-45鋼JB/T7643.3
材料：45鋼
技術條件：按JB/T7643.3-1994的規(guī)定
表2-8 矩形墊板（摘自JB/T7643.３-1994）
2.8.4定位零件
沖模定位零件的作用是使毛坯或半成品在模具上能夠正確定位，不同的定位方式根據毛坯的形狀、尺寸及模具的結構形式進行選擇。
（1） 擋料銷用于限定條料送進距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料削和活動擋料銷兩類。此設計中采用固定擋料銷，固定擋料銷分圓形與鉤形兩種，一般裝在凹模上。圓形擋料削結構簡單，制造容易，但銷孔離凹模刃口較近，會削弱凹模強度。
表２-9 固定擋料銷（摘自JB/T7649.10-1994） (mm)
（2） 活動擋料銷見圖2—29。它裝于卸料板上并可以伸縮。銷子要做出倒角或做出斜面，便于條料通過。
根據本設計的要求，選則圖b的結構形式。
活動擋料銷GB2866.7—81
材料：45 鋼
熱處理硬度 43～48HRC
技術條件按GB2866.7—81—1994規(guī)定
2.8.5卸料裝置
卸料裝置是將材料從凸模上卸下的裝置，有固定卸料板和彈性卸料板兩種。本設計采用彈性卸料裝置。彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用。包括彈性元件、卸料螺釘和卸料板。
（1） 彈性元件
卸料用彈性元件有彈簧、橡膠及氣墊三種，彈簧的壓力隨行程增加而增加，呈一定線性增長。橡膠的壓力和額行程呈曲線式增長，氣墊的壓力在行程中基本不變。
卸料橡膠的設計計算
根據工件材料厚度為2 mm，沖裁時凸模進入凹模深度取1 mm，考慮模具維修時刃磨留量1 mm，再考慮開啟時卸料板高出凸模1 mm，則總的工作行程h工件=6 mm,根據《冷沖壓模具設計指導》式8—5，橡膠的自由高度為h自由=h工件 /（0.25～0.30）=20～24 mm
取卸料橡膠的自由高度為：h自由=24 mm
模具在組裝時卸料橡膠的預壓量為h預=10%～15%×h自由
=2.4～3.6 mm
取 h預 = 3 mm
因此可以算出模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為21 mm
（2） 卸料螺釘
圓柱頭卸料螺釘：M12×75GB/T2867.5—81
材料：45 鋼
熱處理硬度35～40HRC
數量：4個
表2-10 圓柱頭卸料螺釘（摘自GB/T2867.5—81） （mm）
表2-11 圓柱頭內六角固定螺釘（摘自GB/T2867.6—81） （mm）
圓柱頭內六角固定螺釘：M12×65GB/T2867.6—81
材料：45 鋼
熱處理硬度35～40HRC
技術條件：GB/T89—76的規(guī)定
數量：4個
圓柱頭內六角固定螺釘M12×70 GB/T2867.6—81
材料：45 鋼
熱處理硬度35～40HRC
技術條件：GB/T89—76的規(guī)定
數量：4個
2.8.6推件裝置
剛性推件裝置：常安裝在上模部分。推件力是由壓力機的橫桿通過推桿、頂板、頂桿傳給推件板。推桿長短要一致，分布要均勻。頂板一般裝在上模座的孔內，形狀按被推下的工件形狀來決定。
（1） 頂板
表2-12 頂板（摘自JB/T7650.4-1994） （mm）
（2）推桿
推桿的選擇見下表。
表2-13 帶肩推桿（摘自JB/T7650.1-1994） （mm）
推桿A15×120JB/T7650.1
材料：45 鋼
熱處理硬度：43～48HRC
技術條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定
（3）頂桿
表2-14 頂桿（摘自JB/T7650.3-1994） （mm）
2.9模具閉合高度與壓力機裝模高度的關系
模具的閉合高度H是指模具在完成沖壓工序時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。模具的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應。由于壓力機的連桿長度可以調節(jié)，所以壓力機的裝模高度可以調節(jié)的。當連桿調節(jié)到最短時為壓力機的最大裝模高度Hmax: 當連桿調節(jié)到最長時為壓力機的最小裝模高度Hmin.模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度Hmax與最小裝模高度Hmin之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關系為：
Hmax－5≥H ≥Hmin＋10 （2-16）
若模具的閉合高度H > Hmax ,則壓力機不能用，若H < Hmin ,則可用加墊板，設墊板厚度為H1,則有
Hmax－H1－5≥H ≥Hmin－H1＋10 （2-17）
2.10模架主要零部件
2.10.1 模架
模架由模座、導柱及模柄等零件組成。
模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部負荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座螺釘壓板固定在壓力機工作臺面上。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。一般模架均已標準化，設計模具時，應加以正確選用。
模架的要求：要有足夠的強度與剛度； 要有足夠的精度（如上、下模座要平行，導柱、導套中心要與上、下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）；上、下模之間的導向要精確（導向件之間的間隙要很小），上、下模之間的移動應平穩(wěn)和無滯住現(xiàn)象。
模架的形式 在標準模架中，應用最廣泛的是用導柱和導套作為導向裝置的模架。根據導柱和導套配置的不同有以下四種基本形式：
圖2-6 后側導柱模架
（1）后側導柱模架 后側導柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時如果有偏心載荷，則導柱、導套會單邊磨損。它不能用于模柄與上模座浮動連接的模具。
（2）中間導柱模架 兩導柱左右對稱分布，受力平衡，所以導柱、導套磨損均勻。但是只有一個送料方向。
圖2-7 中間導柱模架
（3）對角導柱模架 導柱的布置是對稱的，而且縱橫都能送料。對角導柱模架的兩導柱之間距離較遠，在導柱、導套之間同樣間隙的條件下，這種模架的導向精度較高。
圖2-8 對角導柱模架
（3） 四導柱模架 其導向精度與剛度都較好，用于大型沖模。
圖2-9 四周導柱模架
在本設計中采用后側導柱模架。其選用標準件表2-15。
表2-15 后側導柱模架（摘自GB/T2851.3-1990） （mm）
模架250×200～190I GB/T2851.5
模架技術條件：按JB/T8050—1999的規(guī)定
2.10.2導柱與導套
導柱與導套的結構與尺寸都可直接由標準中選取。在選用時應注意，因為模具修磨后其閉合高度將減小，故導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10～15㎜，下模座底面與導柱底面的距離應為0.5～1㎜。導柱與導套之間的配合根據沖裁模的間隙大小選用。當沖裁板厚載0.8㎜以下的模具時，選用H6/h5配合的I級精度模架。當沖裁板厚為0.8～4㎜時，選用H7/h6配合的Ⅱ級精度模架。
（1）導柱標準 見表2-16
表2-16 B型導柱（摘自GB/T2861.2-1990） （mm）
導柱：A32h5×150×45 GB/T2861.2
材料：20 鋼
熱處理：滲碳深度08～1.2 mm，硬度58～62HRC
技術條件：按GB/T2861.2—90的規(guī)定
（3） 導套的標準
表2－17 A型導柱套(摘自GB/T2861.6-1990) （mm）
導套：A48H6×100×38 GB/T2861.7
材料：20 鋼。
熱處理：滲碳深度08～1.2 mm，硬度58～62HRC
技術條件：按GB/T2861.6 —90的規(guī)定
2.10.3模座
（1）后側導柱上模座標準
表２-18 后側導柱模架(摘自GB/T2851.3-1990) （mm）
上模座250×160×45GB/T2855.5
技術條件：按GB/T2854的規(guī)定
下模座250×160×50GB/T2855.6
技術條件：按GB/T2854的規(guī)定
2.10.4 模柄
模柄有剛性與浮動兩大類。所謂剛性模柄是指模柄與上模座是剛性連接，不能發(fā)生相對運動。所謂浮動模柄是指模柄相對上模座能做微小的擺動采用浮動模柄后，壓力機滑塊的運動誤差不會影響上、下模的導向。常用的剛性模柄有四種型式：整體式、壓入式、旋入式和凸緣式。
本設計采用壓入式。
表２-19 壓入式模柄(摘自GB/T2862.1—81) （mm）
模柄：A50×120 GB2862.1—81
材料：Q235
2.11 壓力機選用原則
確定壓力機規(guī)格時，一般應遵循以下原則。
（1）壓力機的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。
（2）壓力機滑塊行程應滿足工件高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。
（3）壓力機的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應滿足模具的正確安裝。尤其是壓力機的閉合高度應于沖模的閉合高度相適應。
（4）壓力機的滑塊行程次數應符合生產率和材料變形速度的要求。
沖孔、修邊及彎曲工序。
３.拉手卡子彎曲模設計
3.1拉手卡子彎曲工藝性分析
彎曲是使材料產生塑性變形、形成有一定角度形狀零件的沖壓工序。彎曲工序可以用模具在普通壓力機上進行，也可以在專用的彎曲機上或彎曲設備上進行。具有良好的工藝性的彎曲件，不僅能簡化彎曲工藝過程和模具設計，而且能夠提高彎曲件的精度和節(jié)省材料。
由零件圖2-1所示，拉手卡子屬于板材彎曲。要進行兩次彎曲，第一次彎曲，彎曲半徑是R3mm，彎曲角度成90o，彎邊長30mm；第二次彎曲，彎曲半徑R10mm，彎曲角度成90o，彎邊長32 mm。整體彎曲過程符合彎曲的工藝性要求，彎曲零件的孔離彎曲線大于要求的最小距離，彎曲時不會發(fā)生孔變形，具有良好的彎曲工藝性，足以達到制件精度