ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
第一章 緒 論
1.1 沖壓行業(yè)的近況
1.1.1 沖壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
沖壓技術(shù)所覆蓋的領(lǐng)域主要有以下幾個(gè)方面：
1）.國(guó)防方面:如飛機(jī)、導(dǎo)彈、槍彈、炮彈等產(chǎn)品中 。
2）.汽車(chē)行業(yè)的沖壓。以拉伸為主。在我國(guó)這部份主要集中在汽車(chē)廠、拖拉機(jī)廠、飛機(jī)制造廠等大廠，獨(dú)立的大型沖壓拉伸廠還不多見(jiàn)。
3）.汽車(chē)等行業(yè)零部件類沖壓。主要是沖剪成形。這部分的企業(yè)有許多都?xì)w在標(biāo)準(zhǔn)件廠，也有一些獨(dú)立的沖壓廠，目前一些汽車(chē)廠或拖拉機(jī)廠的周?chē)加性S多這樣的小廠。
4）.電器件沖壓廠。這類廠是一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)，隨著電器的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)，這部分廠主要集中在南方。此次我們?cè)O(shè)計(jì)的課題就屬于此類。
5）.生活日用品沖壓廠。做一些工藝品，餐具等，這些廠近幾年也有大的發(fā)展。
6）.家用電器部件沖壓廠。這些廠都是在我國(guó)家用電器發(fā)展起來(lái)后才出現(xiàn)的，大部分分布在家電企業(yè)內(nèi)。
7）.特種沖壓企業(yè)。如航空件的沖壓等就屬于這類企業(yè)，但這些工廠也都?xì)w在一些大廠。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)生產(chǎn)汽車(chē)沖壓件約240萬(wàn)噸/8億件，摩托車(chē)沖壓件約28萬(wàn)噸/19億件，拖拉機(jī)、農(nóng)用車(chē)沖壓件約96萬(wàn)噸/7.1億件，家用空調(diào)和冰箱沖壓件100萬(wàn)噸/12.8億件。業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶市場(chǎng)——汽車(chē)行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展，中國(guó)沖壓行業(yè)已迎來(lái)了一個(gè)快速發(fā)展機(jī)遇期。
1.1.2 中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展前景
1999年中國(guó)大陸制造工業(yè)對(duì)模具的總市場(chǎng)需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長(zhǎng)。對(duì)于大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具需求的增長(zhǎng)將遠(yuǎn)超過(guò)每年10%的增幅。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的模具需求將占國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右。1999年，國(guó)內(nèi)汽車(chē)年產(chǎn)量為183萬(wàn)輛，。保有量為1500萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2005年汽車(chē)年產(chǎn)量將達(dá)300萬(wàn)輛。汽車(chē)、摩托車(chē)行業(yè)的發(fā)展將會(huì)大大推動(dòng)模具工業(yè)的高速增長(zhǎng)，特別是汽車(chē)覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車(chē)行業(yè)將需要各種塑料件36萬(wàn)噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬(wàn)噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。
家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。目前，我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的發(fā)展對(duì)模具的需求量也將會(huì)很大。
其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。早在1989年，在國(guó)務(wù)院頌布的《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)改造序列的首位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開(kāi)始對(duì)部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國(guó)家對(duì)模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對(duì)其發(fā)展提供有力支持。
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：
①提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平；
②在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
③大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)；
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逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用；
⑧進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；
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。
1.1.3 沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀
2003年我國(guó)（不包括港、澳、臺(tái)）沖壓模具總需求約為219.7億元，其中國(guó)內(nèi)總供應(yīng)（總產(chǎn)值）約為180億元，進(jìn)口39.7億元。在進(jìn)口模具中，大部分是技術(shù)含量高的大形精密模具，相對(duì)應(yīng)的出口模具中占大部分的是技術(shù)含量低的中低檔模具。標(biāo)準(zhǔn)沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種，該品種目前已有一些有代表性的產(chǎn)品，如集機(jī)電一體化的鐵芯，精密自動(dòng)疊片多功能模具等。
在我國(guó)，沖壓行業(yè)大而分散，其中，大規(guī)模的沖壓生產(chǎn)企業(yè)又大多集中在汽車(chē)生產(chǎn)領(lǐng)域。所以汽車(chē)沖壓在沖壓行業(yè)中居于重要地位。2003年，我國(guó)汽車(chē)沖壓模具總產(chǎn)值約180億元，另又進(jìn)口沖壓模具約4.78億美元（進(jìn)口模具中大部分是大形覆蓋件模具）。
目前我國(guó)技術(shù)含量低的沖壓模具已供過(guò)于求，市場(chǎng)利潤(rùn)空間狹小。而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，精密、復(fù)雜的沖壓模具，覆蓋件模具等仍有很大部分依靠進(jìn)口，這表明我國(guó)沖壓模具發(fā)展存在有巨大潛力。
1.1.4 沖壓設(shè)備的特點(diǎn)
近年來(lái)鍛壓機(jī)床的發(fā)展已經(jīng)逐漸步入數(shù)控化、高速化、高性能化。
數(shù)控化如濟(jì)南捷邁數(shù)控公司的PS31250數(shù)控沖剪復(fù)合機(jī)將數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床與直角剪于一身，減少加工時(shí)間約60%，節(jié)材達(dá)10%。
高速高性能化如廈門(mén)鍛壓機(jī)床有限公司的J21M系列高性能開(kāi)式固定臺(tái)壓力機(jī)，機(jī)身采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)；主傳動(dòng)采用曲軸縱放，閉式齒輪傳動(dòng)；采用組合式氣動(dòng)摩擦離合器制動(dòng)器；滑塊采用六面矩形導(dǎo)軌，設(shè)置液壓過(guò)載保護(hù)裝置；行程次數(shù)可調(diào)（無(wú)級(jí)調(diào)速）；氣路系統(tǒng)采用進(jìn)口安全雙聯(lián)閥控制，電氣系統(tǒng)采用PC控制。大規(guī)格壓力機(jī)設(shè)置裝模高度機(jī)動(dòng)調(diào)節(jié)裝置；設(shè)有多種功能顯示、監(jiān)控裝置。可配置光電人身安全保護(hù)裝置，自動(dòng)送料裝置、拉伸氣墊及其它附屬裝置和周邊設(shè)備。
2003年我國(guó)的鍛壓設(shè)備共誕生了約70種新產(chǎn)品，其中更有一批具有國(guó)際先進(jìn)的水平。如齊齊哈爾二機(jī)床研制的E2S400-MF、E2S630-MF、E2S800大形機(jī)械壓力機(jī)，濟(jì)南二機(jī)廠研制的LD4-1000/600A閉式四點(diǎn)雙動(dòng)多連桿壓力機(jī)等。在車(chē)身覆蓋件沖壓設(shè)備方面，世界上近幾年沖壓的自動(dòng)化程度不斷提高，車(chē)身覆蓋件沖壓正向單聯(lián)線自動(dòng)化，特別是大型多工位級(jí)方向發(fā)展。我國(guó)目前汽車(chē)企業(yè)的實(shí)際情況是，約有90%的沖壓線采用一臺(tái)雙動(dòng)拉伸壓力機(jī)（或多連桿單動(dòng)拉伸壓力機(jī)）和4-6臺(tái)單動(dòng)壓力機(jī)組成沖壓生產(chǎn)線。手工上下料完成大型覆蓋件的沖壓生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)節(jié)拍最高只有3-5SPM，沖壓件制造成本比國(guó)外高2-3倍。另有10%的沖壓線實(shí)現(xiàn)了單機(jī)聯(lián)線自動(dòng)化，生產(chǎn)節(jié)拍最高6-8SPM。大型多工位壓力機(jī)在我國(guó)工業(yè)應(yīng)用幾乎是空白，這也是我國(guó)沖壓行業(yè)與西方發(fā)達(dá)國(guó)家的主要差距所在。
1．2 沖壓行業(yè)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
1．2．1 產(chǎn)品的發(fā)展
1）.汽車(chē)、飛機(jī)發(fā)展和環(huán)保要求的提高，對(duì)沖壓帶來(lái)了壓力。產(chǎn)品集約化生產(chǎn)、個(gè)性化發(fā)展、節(jié)能性要求、環(huán)保性要求，將促使沖壓行業(yè)出現(xiàn)新一輪的技術(shù)革新和改造，給沖壓產(chǎn)品帶來(lái)新的發(fā)展。
2）.自動(dòng)化和靈活性要求是沖壓發(fā)展必須考慮的因素，仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是沖壓產(chǎn)品發(fā)展必須借助的手段，我國(guó)在這一方面的產(chǎn)品發(fā)展有很大的潛力。
3）.新工藝的出現(xiàn)，復(fù)合材料應(yīng)用將推動(dòng)沖壓產(chǎn)品向前進(jìn)步。
1．2．2 模具行業(yè)發(fā)展新特點(diǎn)
相關(guān)專家認(rèn)為，中國(guó)模具行業(yè)將出現(xiàn)新的發(fā)展特點(diǎn)。
其一，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料。隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。
其二，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛，模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用能極大地影響模具制造周期。使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。
其三，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產(chǎn)周期越短越好，因此開(kāi)發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來(lái)越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來(lái)制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強(qiáng)物制作簡(jiǎn)易模具。
其四，隨著以塑料代鋼、以塑代模的發(fā)展和產(chǎn)品零件的精度和復(fù)雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復(fù)雜程度也將隨著相應(yīng)提高。
當(dāng)前沖壓模具技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)三大特點(diǎn)
模具與壓力機(jī)是決定沖壓質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率的兩個(gè)關(guān)鍵因素。先進(jìn)的壓力機(jī)只有配備先進(jìn)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?yàn)椋?
1).充分運(yùn)用IT技術(shù)發(fā)展模具設(shè)計(jì)、制造。
用戶對(duì)壓力機(jī)速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進(jìn)了模具的發(fā)展。外形車(chē)身和發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的兩個(gè)關(guān)鍵部件，汽車(chē)車(chē)身模具特別是大中型覆蓋件模具，其技術(shù)密集，體現(xiàn)當(dāng)代模具技術(shù)水平，是車(chē)身制造技術(shù)的重要組成部分。車(chē)身模具設(shè)計(jì)和制造約占汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期三之二的時(shí)間、成為汽車(chē)換型的主要制約因素。目前，世界上汽車(chē)的改型換代—般約需48個(gè)月，而美國(guó)僅需30個(gè)月，這車(chē)要得益于在模具業(yè)中應(yīng)用了CAD/CAE/CAM技術(shù)和三維實(shí)體汽年覆蓋件模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了可靠的信息載體、實(shí)現(xiàn)了異地設(shè)計(jì)和異地制造。同時(shí)，虛擬制造等IT技術(shù)的應(yīng)用，也將推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。 .
2).縮短金屬成形模具的試模時(shí)間。
當(dāng)前，主要發(fā)展液壓高速試驗(yàn)壓力機(jī)和拉伸機(jī)械壓力機(jī)，特別是在機(jī)械壓力機(jī)上的模具試驗(yàn)時(shí)間可減少80%、具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機(jī)械壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是采用多連桿拉伸壓力機(jī)，它配備數(shù)控液壓拉伸墊，具有參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)記憶功能。j
3).車(chē)身制造中的級(jí)進(jìn)沖模發(fā)展迅速。
在自動(dòng)沖床上用級(jí)進(jìn)沖裁?；蚪M合沖模加工轉(zhuǎn)子、定子板，或者應(yīng)用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術(shù)，近些年來(lái)，級(jí)進(jìn)組合沖裁模在車(chē)身制造中開(kāi)始得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，用級(jí)進(jìn)模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件。加工的零件也越來(lái)越大，省去了用多工位壓力機(jī)和成套模具生產(chǎn)所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運(yùn)輸?shù)群罄m(xù)工序。級(jí)進(jìn)組合沖模已在美國(guó)汽車(chē)工業(yè)中普遍應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機(jī)上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是級(jí)進(jìn)組合沖模技術(shù)的應(yīng)用受拉伸深度、導(dǎo)向和傳輸?shù)膸Р倪吘壊牧媳砻嬗不南拗?，主要用于拉伸深度比較淺的簡(jiǎn)單零件，因此不能完全替代多工位壓力機(jī)，絕大多數(shù)零件應(yīng)優(yōu)生考慮在多工位壓力機(jī)上加工。
1．3 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的性和重要性
畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)和工程實(shí)踐的重要結(jié)合點(diǎn)，是我們畢業(yè)前進(jìn)行全面、綜合、實(shí)踐訓(xùn)練的教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、全面提高教學(xué)質(zhì)量有著重要意義。我們通過(guò)幾年的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，已具備必需的基礎(chǔ)理論知識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇專業(yè)范圍內(nèi)相關(guān)課題，通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)、市場(chǎng)調(diào)查、收集資料，綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和基本技能，用設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、實(shí)驗(yàn)、安裝調(diào)試、操作等基本手段，做出解決一般工程技術(shù)問(wèn)題的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并撰寫(xiě)畢業(yè)論文。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，訓(xùn)練我們建立正確的設(shè)計(jì)思想和實(shí)事求是的工作作風(fēng)，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、基本技能去分析和解決工程技術(shù)實(shí)際問(wèn)題的能力，提高我們的綜合素質(zhì)水平，使我們成為合格的工程應(yīng)用性人材。
第2章 工件的分析與計(jì)算
2.1護(hù)罩殼的工藝分析
2.1.1零件圖
圖2.1 護(hù)罩殼
2.1.2零件圖的工藝分析
沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過(guò)程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過(guò)程包括備料—沖壓加工工序—必要的輔助工序—質(zhì)量檢驗(yàn)—組合、包裝的全過(guò)程，但分析工藝性的重點(diǎn)要在沖壓加工工序這一過(guò)程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡相同。即使同一個(gè)零件，由于生產(chǎn)單位的生產(chǎn)條件、工藝裝備情況及生產(chǎn)的傳統(tǒng)習(xí)慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點(diǎn)分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性。
首先，我們必須清楚沖裁件的結(jié)構(gòu)要素，其要素包括：（選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P45）
(1)、沖裁件的內(nèi)、外形轉(zhuǎn)角處應(yīng)避免尖銳的轉(zhuǎn)角，應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角。一般應(yīng)有R > 0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具壽命將明顯降低。
(2)、沖裁件上應(yīng)盡量避免窄長(zhǎng)的懸臂和凹槽。最好b > 2t、l < 3t。對(duì)于高碳鋼、合金鋼等硬質(zhì)材料，允許值應(yīng)增大30%～50%；對(duì)于黃銅、純銅和鋁等軟材料，可減少20%～25%。
(3)、沖裁件上孔與孔之間，孔到零件邊緣的距離，受模具強(qiáng)度和制件質(zhì)量的限制，其值不能太小，一般要求 b ≥ 2t
(4)、因受凸模強(qiáng)度和穩(wěn)定性的限制，沖裁件的孔不能太小
結(jié)合實(shí)際圖紙得出如下工藝分析：
零件是在已拉抻完成了的圓形體上小沖孔，筒形長(zhǎng)為，要求沖出8個(gè)的小孔，兩上一列，共4列，各自分布在的角方向上，從結(jié)構(gòu)上分析來(lái)看，兩側(cè)孔的要求同心度較高，因此模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取上下孔同時(shí)沖出的工藝方案。
但是一次沖孔只能完成對(duì)稱的兩列及4個(gè)孔，所以要分兩次沖孔才能完成，側(cè)壁上的8個(gè)孔，那么就需要高置一個(gè)定位裝置來(lái)控制第二次沖孔的定位。
其次如果采用一般的單懸臂式?jīng)_孔模，沖裁時(shí)模具體做法受偏載，工作不平穩(wěn)，將加速刃口的磨損，降低模具的壽命，該模具一次對(duì)稱沖兩件，工作平穩(wěn)，同時(shí)也能減小刃口的磨損。
考慮到取放工件的方便采用后側(cè)導(dǎo)柱模架導(dǎo)向沖裁。
最后是關(guān)于是否要確定排樣方案，根據(jù)排樣概念分析如下：
加工此零件為大批大量生產(chǎn)，沖壓件的材料費(fèi)用約占總成本的60%~80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%~0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少?gòu)U料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產(chǎn)中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。
由于材料的經(jīng)濟(jì)利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產(chǎn)中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來(lái)作為衡量排樣合理性的指標(biāo)。
同時(shí)屬于工藝廢料的搭邊對(duì)沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補(bǔ)充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時(shí)的步距誤差以及送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的廢品，從而確保沖件的切口表面質(zhì)量，沖制出合格的工件。同時(shí)，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進(jìn)，提高了生產(chǎn)率。搭邊值得大小要合理選取。（選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》P55）
根據(jù)零件具有對(duì)稱性以及裝料的特點(diǎn)分析得出，排樣方案沒(méi)有必要。
2.2 沖裁力、卸料力、頂出力的計(jì)算
2.2.1沖裁力的計(jì)算
根據(jù)教材知識(shí)，采用沖裁力公式：( 《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》P175 )
(2.1)
式中： ——沖裁輪廓的總長(zhǎng)度
——析料厚度
——板料的抗拉強(qiáng)度
沖裁件為20號(hào)鋼，抗拉強(qiáng)度=353~500取=400
那么： =3.14161.5400
=30144
2.2.2卸料力的計(jì)算
一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性變形及收縮影響。會(huì)使落料件梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來(lái)所需的力稱卸料力。影響這個(gè)力的因素較多，主要有材料力學(xué)性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以要精確地計(jì)算這些力是困難的，一般用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
根據(jù)選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)，采用經(jīng)驗(yàn)公式：
= (2.2)
式中：——為卸料力
——為卸料系數(shù)，其值查表（2-1）
——為沖裁力
表2-1 卸料力、推件力、頂件力系數(shù)、、
材料種類
板料厚度/
鋼
~0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0. 1
0.065
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
黃銅、紫銅
0.02~0.06
0.03~0.09
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
那么： =0.0430144
=1205.76
(此卸料力為單孔卸料力)
2.2.3頂件力的計(jì)算
根據(jù)選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)，采用經(jīng)驗(yàn)公式；
= (2.3)
式中: ——為頂件力
——為頂件力系數(shù)，其值見(jiàn)表（2-1）
——為沖裁力
那么； =0.0630144
=1808.64
2.2.4 計(jì)算總沖裁力
根據(jù)選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)，采用總沖壓力的計(jì)算公式：
=++ (2.4)
式中： ——為總沖裁力
=4=301444=120576
——為總卸料力
=4=1205.764=4823.04
——為總頂件力
=4=1808.644=7234.56
那么： =120576+4823.04+7234.56
=132633.6
第3章 初選壓力機(jī)
3.1 壓力機(jī)的選取原則
根據(jù)總的沖壓力選取大于總沖壓力的壓力機(jī)沖裁。選擇合適的壓力機(jī)型號(hào)，使之與模具行成合理的配置關(guān)系，可提高模具使用過(guò)程中的安裝可靠性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和模具壽命。選擇壓力機(jī)型號(hào)主要是使其技術(shù)規(guī)格能符合模具成型工藝的要求，主要考慮公稱壓力、閉合高度、滑塊行程以及工作臺(tái)墊板尺寸等。
根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，沖壓的集合尺寸和精度要求等來(lái)選擇設(shè)備的類型。對(duì)于中小型的修邊件主要采用開(kāi)式機(jī)械壓力機(jī)。雖然開(kāi)式?jīng)_床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能破壞修邊模的間隙分布，降低模具的壽命和修邊件的表面質(zhì)量?？墒撬峁┝藰O為方便的操作條件和非常容易安裝的機(jī)械化附屬裝置的特點(diǎn)，使它成為目前中、小型沖壓設(shè)備的主要形式。
根據(jù)沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來(lái)確定沖壓設(shè)備的規(guī)格。
1、壓力機(jī)的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力，即：>
2、機(jī)的行程大小應(yīng)適當(dāng)。由于壓力機(jī)的行程影響到模具的張開(kāi)高度，對(duì)于修邊等模具，其行程不宜過(guò)大，以免發(fā)生凸模與導(dǎo)板分離（導(dǎo)板模）或滾珠導(dǎo)向裝置脫開(kāi)的不良后果。
3、沖模的閉合高度相適應(yīng)。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機(jī)的最大閉合高度和最小閉合高度之間。
4、壓力機(jī)工作臺(tái)的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸并還要留有安裝固定的余地。但在過(guò)大的工作臺(tái)面上安裝過(guò)小尺寸的沖模時(shí)，對(duì)工作臺(tái)的受力條件也是不利的。
3.2 選取壓力機(jī)
根據(jù)上述原則，我們查表選用開(kāi)式壓力機(jī)(≤沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)≥表C-1)
開(kāi)式?jīng)_壓機(jī)的重要參數(shù)如下:
噸位:
行程：
模柄孔：
第4章 整體設(shè)計(jì)部分
4.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.1凸模選取原則
為了保證凸模能夠正常工作，設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)形式的凸模都必須滿足如下三原則。
4.1.1.1精確定位
凸模安裝到固定板上以后，在工作過(guò)程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何的移位，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴(yán)重時(shí)造成啃模。
4.1.1.2防止拔出
回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉伸作用。凸模結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出來(lái)。
4.1.1.3防止轉(zhuǎn)動(dòng)
對(duì)于一些截面比較簡(jiǎn)單的凸模，例如長(zhǎng)圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡(jiǎn)化圓形。這時(shí)就必須保證凸模在工作過(guò)程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，否則將出現(xiàn)啃?，F(xiàn)象。
4.1.2凸模的結(jié)構(gòu)
圖4.1
4.1.3計(jì)算凸模長(zhǎng)度
根據(jù)選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)可得公式
++－ (4.1)
式中： ——凸模固定板厚度
——彈壓卸料析厚度
——預(yù)壓狀態(tài)下橡膠的高度
是凸模端面縮進(jìn)卸料板的距離
那么: 30+20+31.5－0.2
=81.3
4.1.4凸模強(qiáng)度校核
根據(jù)選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)可以得到以下：
4.1.4.1凸?？箟耗芰π：?
凸模能正常工作其最小截面承受的壓應(yīng)力必須小于凸模材料允許的壓應(yīng)力[]
= (4.2)
式中： ——凸模最小截面的壓應(yīng)力
——沖裁力
——凸模最小截面積
[]——凸模材料許用應(yīng)力
則：==150
4.1.4.2凸?？v向抗彎能力校核
由歐拉公式可解得凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最小長(zhǎng)度為：
(4.3)
式中： ——凸模材料的彈性模量，一般模具鋼可取
=2.2
——凸模最小截面慣性矩
——彎曲安全系數(shù)，淬火鋼
——沖裁力
則：
83.1所以合格
4.2凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.2.1凹模結(jié)構(gòu)
根據(jù)零件圖形，凹模的外形尺寸與護(hù)罩殼的內(nèi)部尺寸穩(wěn)合，并且一端要壓入在凹模體內(nèi)，凹模的中心部位為空心，為了便于廢料的排出，應(yīng)將制成一定的錐度，圖形如下：
圖4.2凹模
根據(jù)零件圖的尺寸要求，不能以凹模的端面定位，那么定位基準(zhǔn)設(shè)在凹模體側(cè)面上。
4.2.2計(jì)算凹模厚度
按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
(4.4)
式中： ——沖裁力
——凹模材料修正系數(shù)，見(jiàn)表3-1
——凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)，見(jiàn)表4-1
那么:確
表4-1凹模厚度按刃口長(zhǎng)度修正系數(shù)
刃口長(zhǎng)度/mm
<50
50~75
75~150
150~300
300~500
>500
修正系數(shù)
1
1.12
1.25
1.37
1.50
1.60
4.3刃口的尺寸計(jì)算
4.3.1配作法制模刃口尺寸計(jì)算
采用配作法制模時(shí),刃口尺寸的計(jì)算與處理基本作法如下：落料時(shí)，只計(jì)算凹模刃口尺寸，制造公差取工件相應(yīng)尺寸公差的1/4。凸模刃口尺寸不需計(jì)算，在凸模的工作圖上只注凹模相應(yīng)刃口尺寸的基本尺寸，不注公差。在技術(shù)要求中注寫(xiě)“刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證單邊間隙為”。沖孔時(shí)則只計(jì)算凸模刃口尺寸并取工件相應(yīng)尺寸公差的1/4為其制造公差，不計(jì)算凹模刃口尺寸，在凹模工作圖上只注相應(yīng)凸模刃口的基本尺寸，不注公差。并在技術(shù)要求中注寫(xiě)“刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配作，保證單邊間隙為”。
對(duì)于非規(guī)則形狀的沖裁，落料凹模刃口尺寸隨刃口磨損量增大的變化情況，沒(méi)有圓形落料凹模刃口尺寸磨損后只增大那樣單一的變化規(guī)律；沖孔凸模沒(méi)有圓形沒(méi)有圓形沖孔凹模刃口尺寸磨損后只減小那樣單一的變化規(guī)律；無(wú)論是落料凹模還是沖孔凸模，磨損后刃口尺寸的變化均有可能有三種情況：磨損后尺寸增大，簡(jiǎn)稱A類尺寸；磨損后尺寸減小，簡(jiǎn)稱B類尺寸；磨損后尺寸不變，簡(jiǎn)稱C類尺寸。
A類尺寸： (4.5)
B類尺寸： (4.6)
C類尺寸： (4.7)
式中 ——與A類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最大值（mm）
——與B類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm）
——與C類尺寸對(duì)應(yīng)的工件尺寸允許的最小值（mm）
4.3.1.1凸模刃口尺寸
根據(jù)選自《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)，采用B類尺寸用圓形沖孔凸模刃口尺寸計(jì)算公式： (4.8)
式中： 與B類尺寸對(duì)應(yīng)的工作尺寸允許的最小值
——補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)，見(jiàn)表3-2；
——為工作公差數(shù)值
表4-2補(bǔ)償刃口磨損量系數(shù)x
工件尺寸公差等級(jí)
X
IT10級(jí)以上
1
IT11~13級(jí)
0.75
IT14級(jí)以下
0.5
材料為20號(hào)鋼，料厚t=1.5mm未注公差尺寸為IT14級(jí)，凸模屬于軸類尺寸，查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表（GB1800-70）確定的公差尺寸偏差值如下：
那么利用上面公式計(jì)算：
=
4.3.1.2凹模刃口尺寸
刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配作，取,保證單邊間隙為0.045值
查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》，表1-3金屬材料沖裁間隙
20號(hào)鋼
4.4壓力中心的計(jì)算
為了保證壓力機(jī)和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心線重合，對(duì)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(huì)使沖模和壓力機(jī)滑塊承受側(cè)向力，產(chǎn)生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導(dǎo)向零件加速磨損，還會(huì)引起壓力機(jī)導(dǎo)軌的磨損、影響壓力機(jī)精度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞模具和設(shè)備，造成沖壓事故。
任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對(duì)于復(fù)雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計(jì)算法求得，即分力對(duì)某坐標(biāo)軸力矩之和等于其合力對(duì)該坐標(biāo)軸的力矩。
在實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過(guò)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(jié)構(gòu)考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機(jī)所允許范圍。
該模具一次沖裁兩件，對(duì)稱沖孔，受力均勻平衡，所以壓力中心取在稱線上，不用再計(jì)算。
4.5定位裝置的設(shè)計(jì)
4.5.1擋料銷(xiāo)
擋料銷(xiāo)的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進(jìn)的距離。因圓柱頭擋料銷(xiāo)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，故選用圓柱頭固定擋料銷(xiāo)，固定在凹模上。用來(lái)整體定位護(hù)罩殼的橫向位置，采用凹模體兩側(cè)面定位，那么在安裝凹模時(shí)，應(yīng)注意與凹模體上的定位銷(xiāo)之間的尺寸做出相應(yīng)的要求。擋料銷(xiāo)用45號(hào)鋼制造，淬火硬度為，其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4.3擋料銷(xiāo)
4.5.2彈性定位銷(xiāo)
另一個(gè)定位裝置是用來(lái)定位第二次沖孔時(shí)防止護(hù)罩殼旋轉(zhuǎn)的定位，考慮到護(hù)罩殼的裝入和取出方便，采用彈性式定位銷(xiāo)，其結(jié)構(gòu)圖如下：
圖4.4彈性定位銷(xiāo)(a、b)
定位銷(xiāo)的尺寸與凸模的尺寸一致，其余尺寸根據(jù)具體實(shí)體的尺寸而定。
4.5.2.1彈簧的選取
彈簧選用按（GB2089-80）、尺寸參數(shù)如下：
材料直徑
彈簧中徑
節(jié)距≈
工作極限載荷
單圈彈簧工作極限載荷下變形量
單圈彈簧剛度
最大心軸直徑
最小導(dǎo)筒直徑
d
mm
mm
P
mm
N
mm
K
mm
mm
1.4
12.0
5.07
71.49
3.277
21.8
8.6
15.4
1.6
12.0
4.66
101.99
2.730
37.4
8.4
15.6
根據(jù)受力情況選用相應(yīng)的彈簧
導(dǎo)筒的外徑為內(nèi)直徑以配合定位銷(xiāo)為主。
4.6卸料裝置的設(shè)計(jì)
4.6.1卸料板的選取
彈性卸料板卸料力小，卸料均勻，工件平整，故采用彈性卸料方式。彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。根據(jù)凹模形狀卸料板選用長(zhǎng)方形，其平面形狀尺寸等于凹模尺寸，厚度取。卸料板的成形孔形狀基本上與凹?？紫嗤庸r(shí)與凹模配合加工。卸料螺釘采用標(biāo)準(zhǔn)的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘M16，數(shù)量為4個(gè)，各卸料螺釘?shù)拈L(zhǎng)度一致，以保證裝配后卸料板水平和均勻卸料。
4.6.2彈性元件的選取及計(jì)算
4.6.2.1彈性元件選取
根據(jù)前面的卸料力計(jì)算,卸料力不大,彈性元件可以選用安裝方便的圓柱橡膠塊。
4.6.2.2確定橡膠參數(shù)
橡膠參數(shù)計(jì)算步驟為：
根據(jù)分折，采用橡膠塊卸料,用4塊聚氨酯橡膠塊卸料，每塊承受1205.76N.
則：=1205.76N
考慮橡膠塊的工作壓縮量較大，取預(yù)壓縮率，并由表3-3查得單位壓力
按公式： (4.9)
式中： ——為橡膠塊截面積
——為橡膠塊所受的壓力
——為橡膠塊受壓時(shí)的單位壓力
那么：=1205.76/1.1=1096.15
表4-3橡膠壓縮率與單位壓力
橡膠壓縮率（%）
橡膠單位壓力
合成橡膠
聚氨酯彈性體
10
0.26
1.1
15
0.50
20
0.70
2.5
25
1.06
30
1.52
4.2
35
2.10
5.6
選用直徑為16的卸料螺釘，選取彈體穿卸料螺釘孔的直徑，則彈性體的外徑D可按下式求得：
(4.10)
為了保證足夠的卸料力,以獲得更平整的工件,需要加大壓料力取
計(jì)算預(yù)壓力: (4.11)
求橡膠塊的自由高度: (4.12)
式中: ——為工作行程
——為橡膠塊極限壓縮率，對(duì)于硬度為邵氏70~80A的聚氨酯橡膠，則應(yīng)取35%。硬度越高，值越小。這里取=30%。
——橡膠塊預(yù)壓縮率，聚氨酯橡膠=
那么： 取
橡膠塊高度的校核：
經(jīng)校核合格。
求極限壓縮量： = (4.13)
則： =
=
預(yù)壓縮量： (4.14)
則：
橡膠塊工作極限下的壓縮量： (4.15)
橡膠塊預(yù)壓下的高度： (4.16)
工作行程的校核： (4.17)
經(jīng)校核合格。
4.6.3卸料螺釘?shù)倪x取
4.6.3.1卸料螺釘長(zhǎng)L的確定
直徑為16的卸料螺釘經(jīng)查教材附表27圓柱頭內(nèi)六角螺釘（GB2867.6-81）可得螺釘?shù)念^高為h=16mm.
模座沉孔深度的計(jì)算： (4.18)
式中： ——螺釘頭部高度
——卸料板工作行程，一般取為板料厚度；
——凸模預(yù)計(jì)總?cè)心チ浚?，板料厚度大時(shí)取值。
則：
則剩余高度為
(4.19)
式中: ——固定板厚度
——墊板厚析
——預(yù)壓后彈性元件的高度
——螺釘在上模板內(nèi)的高度。
則：
凸模經(jīng)刃磨后，在重新安裝彈壓卸料板時(shí)，在螺釘頭部應(yīng)加墊圈，其厚度為刃磨量。
4.7頂料裝置的設(shè)計(jì)
4.7.1頂料裝置的選取
根據(jù)預(yù)壓力=3617.28估算極限工作壓力： (4.20)
則：
因此選取圓柱彈簧。
4.7.2圓柱彈簧參數(shù)的選取
表4-4圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸及參數(shù)(按GB2008-90)
材料直徑
彈簧中徑
節(jié)距≈
工作極限載荷
單圈彈簧工作極限載荷下變形量
單圈彈簧剛度
最大心軸直徑
最小導(dǎo)筒直徑
d
mm
mm
P
mm
N
mm
K
mm
mm
12
65
21.7
6384
8.619
741
48
82
計(jì)算工作行程:
在預(yù)壓力作用下的安裝高厚為：
初求彈簧的自由高度：= (4.21)
==
初求彈簧的有效圈數(shù)：根據(jù) (4.22)
則：
圈
取圈
彈簧的實(shí)際高度： (4.23)
最小載荷的計(jì)算：最小載荷是兩上凹模和一個(gè)凹模體的重量。
凹模：
凹模體：
最小工作載荷下的高度：
在預(yù)壓力時(shí)的高度：
極限壓縮高度： = (4.24)
彈簧的校核： (4.25)
滿足要求校核合格。
規(guī)格標(biāo)記為:彈簧.
4.8沖模的導(dǎo)向選用
在前面已提到考慮到取入工件的方便選用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，
采用普通型的后側(cè)導(dǎo)柱。
其：上模坐的公差配合為：
導(dǎo)套與導(dǎo)柱的公差配合為：
導(dǎo)柱與下模坐的公差配合為：
4.9其它零件的設(shè)計(jì)
模具的聯(lián)接螺釘、卸料螺釘、卡圈、圓柱銷(xiāo)等零件全部采用標(biāo)準(zhǔn)零件，而有的特殊螺釘需要單獨(dú)加工，如固定側(cè)向定位的銷(xiāo)的螺釘就需要單獨(dú)設(shè)計(jì)加工而得。至于墊板、卸料板、凸模固定板可根據(jù)《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)加工而得，其圖分別如下：
圖4.5 上模墊板
圖4.6 上模卸料板
圖4.7 上凸模固定板
4.10模架及其零件選用
4.10.1模架
模架選用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱分布在模座的一側(cè)，兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑相同，可避免上模與下模錯(cuò)裝而發(fā)生啃模事故。該模架滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)確牢靠，可保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃磨壽命，并使模具的調(diào)試簡(jiǎn)單化。此類模架只適用于橫向送料，其優(yōu)點(diǎn)是工作面開(kāi)敞，適于大件邊緣沖裁和沖孔。模架的選用參照標(biāo)準(zhǔn)模架選購(gòu)。
4.10.2導(dǎo)向零件
該工件生產(chǎn)批量大、公差要求較高，為保證模具有較高的精度和壽命，故采用導(dǎo)向零件對(duì)上、下模進(jìn)行導(dǎo)向，以保證上模相對(duì)與下模的正確運(yùn)動(dòng)。常用的導(dǎo)向零件有導(dǎo)柱、導(dǎo)套和導(dǎo)板，這里選用導(dǎo)柱和導(dǎo)套，其配合精度為，材料選用20號(hào)鋼，淬火硬度為。導(dǎo)柱下部長(zhǎng)度與下模板導(dǎo)柱孔采用過(guò)盈配合，上部長(zhǎng)度與導(dǎo)套孔徑間隙配合。導(dǎo)套孔徑有油槽，用以存油潤(rùn)滑，外徑與上模板采用過(guò)盈配合，配合使導(dǎo)套孔徑會(huì)收縮，所以導(dǎo)套過(guò)盈配合部分的孔徑應(yīng)比導(dǎo)套和導(dǎo)柱間隙配合部分導(dǎo)套孔徑增大。選擇導(dǎo)柱長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮模具閉合時(shí)導(dǎo)柱上端面和上模板平面的距離不小于，導(dǎo)套的上端面與上模板上平面的距離應(yīng)大于，用以排氣和出油。本模具采用的導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)形式初定為滑動(dòng)導(dǎo)向式，如下圖所示。并且左右兩邊的導(dǎo)柱導(dǎo)套尺寸不同，用以避免上模與下模錯(cuò)裝而發(fā)生啃模事故，具體尺寸見(jiàn)后述。
圖4.8 導(dǎo)向裝置
4.10.3模座
模座的尺寸規(guī)格根據(jù)模架類型、凹模周界尺寸和安裝要求確定。對(duì)于矩形模座，其長(zhǎng)度應(yīng)比凹模長(zhǎng)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。
4.10.4模柄的選擇
中小型模具一般都用模柄將上模與壓力機(jī)滑塊相連接，模柄工作段的直徑應(yīng)與所選的壓力機(jī)滑塊孔的直徑相一致。且兩者的下平面垂直度要好。如果垂直度不好，則就不可能得到凸模和凹模正確的相關(guān)運(yùn)動(dòng)，因而會(huì)使模具破損或產(chǎn)生其他的事故。設(shè)計(jì)模具時(shí)，選擇模柄的類型要考慮到模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和使用要求，本模具選用的是如下圖所示的壓入式模柄，固定段與上模座孔采用H7/m6過(guò)渡配合。
圖4.9壓入式模柄
4.10.5固定板的選擇
凸模通常用固定板固定在模板上。凸模固定板有圓形和矩形兩種，其平面尺寸除保證能安裝凸模外，還要考慮到螺釘和銷(xiāo)釘孔的設(shè)置。其外形與尺寸通常與凹模板相同，厚度一般取等于凹模厚度的0.8－1倍。固定板與凸模采用過(guò)渡配合（H7/m6），壓入后將凸模尾端與固定板一起磨平。
4.10.6墊板的選擇
墊板的作用是直接承受和分散凸模傳來(lái)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(dòng)，墊板的形狀與尺寸應(yīng)與固定板相同，其厚度一般取6~10㎜。
4.10.7緊固件的選擇
沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷(xiāo)釘。受力較大的連接螺釘一般采用內(nèi)六角螺釘，其特點(diǎn)是用45號(hào)鋼制造，并淬火35~40HRC，因此可承受較大的拉應(yīng)力，而且這種螺釘緊固牢靠，且螺釘頭埋在凹模內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀。螺釘?shù)奈恢帽M可能對(duì)稱，以使零件受力均勻。銷(xiāo)釘起定位作用，防止零件之間發(fā)生錯(cuò)移，其本身受剪應(yīng)力。銷(xiāo)釘一般用兩個(gè)，多采用圓柱銷(xiāo)釘，與零件上的銷(xiāo)孔采用過(guò)渡配合，若零件受到的錯(cuò)移力大的時(shí)候則選用較大的銷(xiāo)釘。當(dāng)零件采用窩座定位的時(shí)候，則不用銷(xiāo)釘。
4.10.8限位圈的選擇
根據(jù)凸模的伸出高度設(shè)計(jì)，其圖如下：
圖4.10
4.10.9模具主要零件的尺寸規(guī)格及閉合高度
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
上模墊板
下模墊板
上凸模固定板
下凸模固定板
卸料板
凹模
限位圈
橡膠工作壓縮后高度
模具閉合高度：
第5章 加工工藝
5．1 模具制造工藝設(shè)計(jì)
在完成該連續(xù)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)后，即投產(chǎn)加工。模具的制造涉及模具非標(biāo)準(zhǔn)零件的加工和模具的裝配，主要說(shuō)明凸模，凹模，凸模固定板等的加工工藝過(guò)程。因?yàn)檫@類零件在連續(xù)模中，不但尺寸精度和位置精度要求高，而且加工過(guò)程比較復(fù)雜，也是模具中最關(guān)鍵的零件，他們的質(zhì)量直接影響正副模具的質(zhì)量。另外，這類零件中有的還有一定的互換要求，往往作為易損零件供給用戶。
5．2 凸模、凹模的加工工藝過(guò)程
5．2.1 零件圖沖Φ30㎜凸模，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.1。
表5.1
工序號(hào)
工序
名稱
工 藝 說(shuō) 明
1
鍛
鍛成圓柱體，Φ77 ㎜ ×163 ㎜，要求碳化屋偏析2級(jí)
2
熱處理
球化退火
3
粗車(chē)
車(chē)各個(gè)階梯及端面留余量0.5 ㎜ -0.6 ㎜
4
半精車(chē)
磨各個(gè)階梯及端面留余量0.35 ㎜ -0.4 ㎜，檢查垂直度
5
精車(chē)
車(chē)成形，車(chē)成形部分留磨余量0.2 ㎜ -0.3 ㎜
6
熱處理
淬火與回火，58-62HRC
7
半精磨
半精磨Φ30㎜ ×37 ㎜段，
留精磨余量0.10 ㎜-0.15 ㎜
8
熱處理
時(shí)效處理
9
精磨
精磨各面，位置精度達(dá)到技術(shù)要求
10
光學(xué)磨
保證刃口段表面粗糙度Ra0.4um
11
工具磨
保證mm
5.2.2 零件圖整體式凹模，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.2。
表5.2
工序號(hào)
工序
名稱
工藝說(shuō)明
1
鍛
鍛造整體凹模163㎜×77㎜×37㎜, 要求碳化屋偏析2級(jí)
2
熱處理
球化退火
3
銑
銑六面,留磨余量0.35㎜ -0.4㎜
4
鉗
鉆孔Φ15.5 ㎜、Φ13 ㎜
5
熱處理
淬火與回火,58-62HRC
6
磨
磨六面,留精磨余量0.1 ㎜-0.15 ㎜
7
線切割
切T形通孔,成型通孔,留0.10㎜精磨余量
8
鏜
擴(kuò)孔Φ16 ㎜、Φ14 ㎜下端到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
9
熱處理
時(shí)效處理
10
精磨
精磨外形達(dá)到圖樣要求,位置精度按技術(shù)要求執(zhí)行
11
光學(xué)磨
磨刃口部分形狀,表面粗糙度達(dá)Ra0.4um
12
工具磨
磨刃口部分漏料斜度
5.2.3凸模固定板, 其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.3。
表5.3
工序號(hào)
工序
名稱
工藝說(shuō)明
1
鍛
鍛造凸模板350㎜ ×340㎜×30㎜, 要求碳化屋偏析2級(jí)
2
熱處理
球化退火
3
銑
銑六面,留加工余量2㎜-2.5㎜
4
熱處理
調(diào)質(zhì)43-48HRC
5
銑
銑外形，留余量0.6 ㎜-0.8 ㎜，固定孔留余量1 ㎜-1.5 ㎜，檢查垂直度的要求
6
平磨
粗磨六面，留磨余量0.4 ㎜-0.6 ㎜，基準(zhǔn)面垂直度0.01 ㎜
7
坐標(biāo)鏜
鏜銷(xiāo)釘孔，螺釘孔。留余量0.25 ㎜
8
鉗
鉆孔，攻螺紋，擴(kuò)孔
9
熱處理
淬火與回火，58-60HRC
10
磨
粗磨上下兩面，留精磨量0.2 ㎜ -0.25 ㎜
11
熱處理
時(shí)效處理
12
磨
半精磨上下兩面，留精磨量0.08 ㎜-0.10 ㎜
13
熱處理
時(shí)效處理
14
鉗
用硬質(zhì)合金無(wú)刃絞刀清螺釘孔內(nèi)的污物或?qū)仔拚?
15
磨
保證基準(zhǔn)垂直度要求
16
線切割
以相互垂直的直角為基準(zhǔn)切安裝孔，留磨量0.08 ㎜ -0.1 ㎜
17
坐標(biāo)磨
以相互垂直的直角為基準(zhǔn)精磨各個(gè)孔
18
鉗
清理螺紋孔
5.2.4凹模固定板，其加工工藝過(guò)程見(jiàn)表5.4。
表5.4
工序號(hào)
工序
名稱
工藝說(shuō)明
1
鍛
鍛造凹模板350㎜ ×340㎜×15㎜, 要求碳化屋偏析2級(jí)
2
熱處理
球化退火
3
銑或刨
粗加工六面,留加工余量2㎜-2.5㎜
4
熱處理
調(diào)質(zhì)43-48HRC
5
銑
銑外形，留余量0.6 ㎜-0.8 ㎜，固定孔留余量1 ㎜-1.5 ㎜，檢查垂直度的要求
6
平磨
粗磨六面，留磨余量0.4 ㎜-0.6 ㎜，基準(zhǔn)面垂直度0.01 ㎜
7
坐標(biāo)鏜
鏜2-Φ5.5 ㎜孔，4-Φ2 ㎜，螺釘孔。留余量0.25 ㎜
8
鉗
鉆孔，攻螺紋，擴(kuò)孔
9
熱處理
淬火與回火，56-60HRC
10
磨
粗磨上下兩面，留精磨量0.08 ㎜ -0.1 ㎜
11
熱處理
時(shí)效處理
12
平磨
半精磨上下兩面，留精磨量0.08 ㎜-0.10 ㎜
13
熱處理
時(shí)效處理
14
鉗
用硬質(zhì)合金無(wú)刃絞刀清螺釘孔內(nèi)的污物或?qū)仔拚?
15
磨
保證基準(zhǔn)垂直度要求
16
鉗
清理螺紋孔
第6章 裝配
6．1 模具的裝配
連續(xù)模裝配就是將所有零件按設(shè)計(jì)要求組裝在一起的過(guò)程，多工位連續(xù)模裝配的核心是凹模與凸模固定板及卸料板上的型孔尺寸和位置精度的協(xié)調(diào)，其關(guān)鍵是同時(shí)保證多個(gè)凸、凹模的工作間隙和位置符合要求。
6.1.1 模具部件裝配
6.1.1.1 模具零件的固定
模具中凸模、凹模、導(dǎo)正銷(xiāo)等容易損壞，為便于拆裝和快速更換，一般都采用壓入在固定板中后用螺釘、壓板壓緊的方法，壓入時(shí)應(yīng)該應(yīng)用小銅棒輕輕地敲入，假如壓入過(guò)盈量較大，應(yīng)由裝配鉗工精磨加工后再裝入。
6.1.1.2 緊固螺釘?shù)倪x用
由于受模具結(jié)構(gòu)及空間位置的限制，一般緊固零件比較小，故只能使用較小直徑的螺釘，而螺釘所承受的拉力比較大，尤其在高速?zèng)_壓的情況下，為防止螺釘松動(dòng)，螺釘必須擰緊，因此，多工位連續(xù)模對(duì)緊固螺釘?shù)男阅苡休^高要求，選用高強(qiáng)度的螺釘是必要的。在這次的設(shè)計(jì)中螺釘材料一般選擇合金結(jié)構(gòu)鋼，具體來(lái)說(shuō)選CrMov,且使用時(shí)應(yīng)具備34～38HRC硬度。
6.1.1.3 部件的裝配
部件的裝配和總裝一樣，為了消除溫度差對(duì)裝配精度的不良影響，應(yīng)該在恒溫（20度左右）凈化的裝配車(chē)間進(jìn)行。部件裝配主要時(shí)指凸模固定板、凹模固定板及卸料板的裝配，他們的裝配質(zhì)量決定整副模具的質(zhì)量，也同各部件的制造質(zhì)量和裝配工藝有關(guān)。
6.1.2模具的總裝
6.1.2.1 使用模具裝配機(jī)
為了提高模具的裝配的質(zhì)量和裝配的機(jī)械化程度，壓縮裝配周期，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，國(guó)外以及比較普遍采用模具裝配機(jī)，國(guó)內(nèi)也已有開(kāi)發(fā)使用。精密連續(xù)模總裝，一般都在模具裝配機(jī)完成緊固、調(diào)整、試模等工序。
6.1.2.2模具的試沖和調(diào)整
試沖可用沖件條料在模具裝配機(jī)上進(jìn)行，首先分步位沖裁，檢查各步?jīng)_裁間隙的均勻程度及斷面質(zhì)量，如某工位對(duì)沖件的質(zhì)量有影響時(shí)，還可以再進(jìn)一步調(diào)整，對(duì)于彎曲工位及壓凸包等成形工位，要在分步位沖壓的同時(shí)，調(diào)整壓凸包凸模高度及修正彎曲凸、凹模角度。試沖合格后在裝入廢料切斷刀等其他的有關(guān)零件。裝配成一副完整的模具。
6.2沖模的安裝和安全技術(shù)
沖模的使用壽命、工作安全和沖件質(zhì)量等與沖模的正確安裝有著極密切的關(guān)系。沖模在壓力機(jī)上的安裝程序是首先上模固定在壓力機(jī)滑塊上，根據(jù)上模位置固定下模。
沖模安全技術(shù)包括人身安全技術(shù)和裝備安全技術(shù)兩個(gè)方面。前者主要是保障操作者的人身、特別是雙手的安全，也包括降低沖壓噪聲，后者主要是防止裝備事故，保證模具或壓力機(jī)不受意外損傷。
壓力機(jī)所采用的安全措施主要有以下幾種：
a) 裝設(shè)固定防護(hù)罩，不使操作者接近危險(xiǎn)區(qū)。在踏腳板上裝防護(hù)罩，以免重物墜落沖擊踏腳板而意外開(kāi)機(jī)，從而造成滑快下降而引起工傷事故。
b) 使操作者因進(jìn)行操作等必要?jiǎng)幼鞫x開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)。如采用雙手操作裝置，裝設(shè)互鎖操作系統(tǒng)等各種安全裝置。對(duì)于雙手操作裝置，只能是雙手同時(shí)按下按鈕時(shí)，才能使離合器工作。這樣，當(dāng)模具進(jìn)行動(dòng)作時(shí)，雙手必然離開(kāi)危險(xiǎn)區(qū)。
c) 采用機(jī)械和電器的方法使壓力遇到危及人身安全時(shí)實(shí)現(xiàn)緊急停車(chē)并予以排除，如采用微動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電安全裝置、電容式保護(hù)裝置等。
d) 使用防止由于操作者誤操作而造成連沖的裝置及防止由機(jī)械、電氣故障所造成滑塊下落的緊急制動(dòng)器。
e) 不使操作者的手進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)。如采用自動(dòng)送料裝置、半自動(dòng)送料裝置及各種手工工具等。在取件和清除廢料等也常用機(jī)械手等自動(dòng)裝置及氣動(dòng)排除裝置。
6.3整個(gè)模具的動(dòng)作分析
此模具的總裝配圖如下：
圖6.1 模具裝配圖
該模具一次對(duì)稱沖兩件，工作平穩(wěn)，兩個(gè)凹模7從側(cè)壓入凹模體12內(nèi)，并由銷(xiāo)釘13定位，凹模體12由兩導(dǎo)柱5進(jìn)行精確導(dǎo)向，不工作時(shí)由彈簧4頂起，并由卡圈15限位，因此凹模7是浮動(dòng)的，隨上模的下行，在固定板與卸料板之間的橡膠壓縮到極限、凹模體與限位圈相互抵住之前，可由沖孔凸模完成上、下兩孔的沖裁，回程時(shí)凹模體由彈簧頂起使下沖孔凸模與工件脫離，彈壓卸料板壓緊工件，可使上沖孔凸模脫離工件時(shí)，減小孔周邊不必要的變形沖孔廢