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活門沖壓件的模具設(shè)計
1 緒 論
近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計與制造水平有了較大提高，大型、精密、復(fù)雜高效和長壽命模具的需求量大幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
1.1 國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電機、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高，能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已經(jīng)取代機械加工，并正逐步擴大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測到本世紀(jì)中，機械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具來完成。因此沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
經(jīng)調(diào)查，全國模具行業(yè)從業(yè)人員的崗位分布情況大致如下：從事模具設(shè)計，模具工藝過程實施，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和監(jiān)督工作的人員占總數(shù)的42%；其次是具體生產(chǎn)設(shè)備的操作，模具的制造、調(diào)試和維修，從事這類工作的是智能型操作人員，占總數(shù)的26%；三是從事生產(chǎn)組織，技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)管理工作的人員，占總數(shù)的14%；四是從事模具營銷工作和售后技術(shù)服務(wù)的人員，占總數(shù)的9%；五是個體、行政管理人員，占總數(shù)的9%。
從20世紀(jì)80年代初開始，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)，已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，中國的模具工業(yè)發(fā)展十分迅速；近年來，一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國約有17000多個模具制造廠點，從業(yè)人數(shù)60多萬；2001年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)320億元人民幣，中國模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長足的進步。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越多且越來越高的要求巨大的市場需求推動著中國模具工業(yè)更快地發(fā)展。2001年中國大陸制造業(yè)對模具的市場需求量約為430億元人民幣；今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜高效和長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，再加上國內(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)濟效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實現(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．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設(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期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(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。由于長期以來受“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模具質(zhì)量、成本有較大影響，對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)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質(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。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(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)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；???
7） 模具的精度將越來越高；?
? 8） 模具研磨拋光將自動化、智能化；??
?? 9） 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
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、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法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(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，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(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．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多15～20萬美元，有的達(dá)到 25～30萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國才達(dá)到45％
沖壓技術(shù)的發(fā)展主要反映在以下5個方面：
（1）模具的計算機輔助能力設(shè)計和輔助制造技術(shù)
采用該技術(shù)，模具設(shè)計和制造效率一般可提高2-3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2-1/3。目前，已達(dá)到CAD/CAM一體化，模具圖紙只是作為檢驗?zāi)＞咧谩?
（2）工藝分析中的板料成形模擬仿真技術(shù) （沖壓CAE）
（3）快速模具制造技術(shù)的發(fā)展
將快速成形（RPM）技術(shù)與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結(jié)工藝相結(jié)合而發(fā)展起來的快速模具制造技術(shù)以及低熔點合金模具，樹脂模具都可用于冷沖壓成形。??
（4）采用沖壓新工藝
精密沖裁、液壓成形、沖壓焊接復(fù)合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應(yīng)用范圍進一步擴大，沖壓制件的質(zhì)量和效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進一步降低。
（5）冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化
為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位的低速壓力機發(fā)展到多工位的高速壓力機；在高速壓力機上采用多工位的級進模進行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達(dá)到高度自動化；汽車覆蓋件可采用自動送料、自動取件、自動傳送的流水線生產(chǎn)。
1.3 沖壓加工特點
沖壓加工與其它加工方法相比,無論在技術(shù)方面,還是在經(jīng)濟方面,都具有許多獨特的優(yōu)點.如:沖壓在少,無切屑加工方法之一,是一種省能,低耗,高效的加工方法,因而制品的成本較低。
沖壓件的尺寸公差由模具保證,具有一模一樣的特征,所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,沖壓可以壁薄,重量輕,形狀復(fù)雜,表面質(zhì)量好,剛性好的工件。冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機和模具完成加工過程,其生產(chǎn)效率高,操作方便,易于機械化與自動化,用普通壓力機進行沖壓加工,每分鐘可達(dá)幾十件,用高速壓力機生產(chǎn),每分鐘可達(dá)數(shù)百件或千件以上。
1.4 沖壓加工和沖模在生產(chǎn)中的地位
由于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點，因此在批量生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,在汽車，拖拉機，電機，電器儀表和日用品的生產(chǎn)中，已占據(jù)十分重要的地位，特別是在電子工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中，已成為不可缺少的，主要加工方法之一，沖模在實現(xiàn)冷沖壓加工是必不可少的工藝設(shè)備，沒有先進的模具技術(shù)，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)，眾所周知，產(chǎn)品要具有況爭能力，除了應(yīng)具有的先進模具技術(shù)，穩(wěn)定的使用性能，結(jié)構(gòu)新穎，更新?lián)Q代快等特點外，還必須具有價格競爭優(yōu)勢，這就需要采用先進，高效的生產(chǎn)手段，不斷降低成本，要達(dá)到上述目的，途徑是多方面的，模具就是其中的重要因素之一，它的重要性早已為國內(nèi)外所重視,并為工業(yè)發(fā)達(dá)國家的發(fā)展過程所證實，在美國，日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家,模具工業(yè)年產(chǎn)值，早已超過了機床工業(yè)，在模具工業(yè)中沖模占的比例很大，由此可以看出冷沖壓與沖模在國內(nèi)外生產(chǎn)中的重要地位.
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓及模具技術(shù)也在為斷革新與發(fā)展，主要表現(xiàn)以下方面：工藝分析計算方法現(xiàn)代化，近幾年來,國外開始采用有限變形的彈塑性有限元法，對復(fù)雜成形件的成形過程進行應(yīng)力應(yīng)變分析和計算機模擬，以預(yù)測某一工藝方案對零件成形的可能性和會發(fā)生的問題，將結(jié)果顯示在圖形終端上，供設(shè)計人員進行修改和選擇，這樣，不但可以節(jié)省模具試用制費用，縮短新產(chǎn)品的試制周期，而且可以逐步建立一套能結(jié)合生產(chǎn)實際的先進設(shè)計方法，既促進了沖壓工藝的發(fā)展，也將使塑性成形理論逐步達(dá)到對生產(chǎn)實際的指導(dǎo)作用。
修改和選擇，這樣，不但可以節(jié)省模具試用制費用，縮短新產(chǎn)品的試制周期，而且可以逐步建立一套能結(jié)合生產(chǎn)實際的先進設(shè)計方法，既促進了沖壓工藝的發(fā)展，也將使塑性成形理論逐步達(dá)到對生產(chǎn)實際的指導(dǎo)作用.
在校學(xué)生設(shè)計是對手工設(shè)計的一種練習(xí)，也是為自己以后獨立設(shè)計的一種演練，在這個基礎(chǔ)階段，必須把一些基本的方法、步驟、公式、表格查法的掌握，才能為以后的設(shè)計服務(wù)。
本次設(shè)計的任務(wù)是使同學(xué)們了解沖壓成型的基本原理；熟悉沖壓用材料、模具用材料以及沖壓用設(shè)備等；掌握各種沖壓工藝的成型方法，并具有初步解決生產(chǎn)中常出現(xiàn)的工藝問題的能力；掌握各種沖壓模具的設(shè)計方法，并具有設(shè)計中等復(fù)雜程度沖壓模具能力。
1.5 沖裁模具設(shè)計的進度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設(shè)計，所用時間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時間5天
2 活門沖壓件工藝的分析
2.1活門沖壓件工藝分析
工件名稱：活門沖壓件
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：45
厚 度：3mm
工件簡圖如圖所示：
2.2 沖裁工藝計算和工藝方案
沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進模、復(fù)合模等。各種沖裁模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。
該零件形狀簡單、基本對稱，是有圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形狀所能達(dá)到經(jīng)濟精度為IT11——IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.2。將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進行加工。模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單。
2.2.1 工藝方案的確定
手柄零件所需的基本沖壓工序為沖孔和落料，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：單工序模，即先落料后沖孔.
方案二：沖孔落料復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級進模。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
壓圈零件的孔之間的距離為12mm，大于此零件要求的最小壁厚（4.9mm）（1），可以采用沖孔、落料復(fù)合?；驔_孔、落料連續(xù)模。復(fù)合模模具能易保證沖裁精度,由于壓料沖裁的同時得到了較平,沖件平直且有較好的剪切斷面.制造成本比級近模低。正裝復(fù)合模較適用于沖制材料質(zhì)較軟的或板料較薄的平直度要求較高的沖裁件,由于A3屬于較硬一些的材料益采用倒裝復(fù)合模較好.倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單,又可以直接利用壓力機的打桿裝置進行推件,卸料可靠,操作方便,并為機械化出件提供了有利條件,正適合我們此處的大批量生產(chǎn).我們采用倒裝復(fù)合模。
2.2.2 必要的工藝計算
（1）排樣設(shè)計
設(shè)計復(fù)合模時，首先要設(shè)計條料排樣圖。該零件具有矩形的特點，所以采用直排的排列方式。如下圖所示：
排列方式示意圖
查表2.9取搭邊值為3mm和5mm。
計算調(diào)料寬度：B=(90+2*5)mm=100mm
步距：S=（130+3）mm=133mm
材料利用率的計算:
根據(jù)市場的供應(yīng)情況，原材料選用1000mmX2000mmX3mm的冷軋薄鋼板，每塊剪切成2000mmX100mm規(guī)格的條料10條，材料的剪切利用率可以達(dá)到99.5%。
計算沖壓件毛坯的面積：A=11251.48
一個步距的材料利用率
n=s1/s總*100%=11251.48/（133X100）*100%=84.6%
（2）計算凸、凹模刃口尺寸
查表2.4得間隙值Zmin=0.48mm Zmax=0.66mm
①. 沖孔凸、凹模刃口尺寸的計算。由于制件結(jié)構(gòu)比較簡單，精度要求不高，所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸、凹模。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：
查表得凸、凹模制造公差：
校核：
查表2.6得:IT14級時磨損系數(shù)x=0.75
按式
②. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算。對外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：
采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，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尺寸在磨損過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算公式計算。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：
a、凸模磨損后會增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：A凸=(Amax-x△)0+0.25△
A凹=（A-x△-Zmin）0-0.25△
b、凸模磨損后會減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：B凸=(Bmax+x△)0-0.25△
B凹=（B+x△+Zmin）0+0.25△
c、凸模磨損后會保持不變的尺寸-------- 第三類尺寸C
第三類尺寸： C凸=C凹=C+ 0.125△
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)資料得出其極限偏差：
。
查表得磨損系數(shù)x為：當(dāng)△≥0.50時 x=0.5
△＜0.50時 x=0.75
按式：A=(A - x△)
落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是89.57mm，119.57mm，129.5mm，9.73mm，19.74mm。不必標(biāo)公差，但要在技術(shù)要求條件中注明:凸模實際刃口尺寸與落料凹模配合，保證最小雙面合理間隙Zmin=0.48mm（落料凹模刃口部分尺寸見下圖）。
落料凹模刃口部分尺寸
(3) 沖壓力的計算
①落料力F落=KLtτb =Ltσb=404*3*650=787.8KN
②沖孔力F孔=KLtτb =Ltσb=141*3*650=274.95KN
式子中 F——沖裁力，KN；
L——沖裁件剪切周邊長度，mm；
t——沖裁件材料厚度，mm；
τ——被沖材料的抗剪強度，Mpa；
K——系數(shù)，系數(shù)K是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口的磨損，板料力學(xué)性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數(shù)，一般取1.3
③沖孔時的推件力F推= nK推F沖
取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表查的，h=9mm，則n=h/t=9mm/3=3個，查表得，K推=0.045
F推= nK推F沖= 3 ×0.045×274.95= 37.1KN
式子中 F——沖裁力，KN；
K推——推件力系數(shù)，查表2.7得K推=0.05；
n——同時卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)，其中n=h／t；
④落料時的卸料力F卸= K卸F落
F卸= K卸F落=0.03×787.8=23.6KN 查表取 K卸=0.020
⑤總沖壓力為:
F總=F落+F孔+F推+F卸=787.8+274.95+37.1+23.6
=1123.45KN
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30%左右，即：
(4)壓力中心的計算
用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)。按比例畫出工件尺寸，選用坐標(biāo)系XOY，如圖所示。
壓力中心
制件外形基本對稱，它的壓力中心在A點，孔的形狀也是對稱的，孔的壓力中心在B點，那么制件總的壓力中心是C點
Xc=52.8 Yc=46.3
3 模具總體設(shè)計
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機的打桿裝置進行推件；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)該具有呀了得作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右往左送料。
應(yīng)該零件制造采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料螺釘和導(dǎo)料螺釘即可。
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向、由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
3.1 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
a.落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件板，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒刃口，并查表，取得刃口高度h=5mm。（如下圖）該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。
查表得k=0.3
即 凹模高度
凹模壁厚
凹模的外型尺寸的確定：凹模外形長度L=（75+2x46.2）mm=211mm
凹模外形寬度B=（74+2x33.75）mm=171mm
凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為250mmx175mmx30mm
b.沖孔凸模設(shè)計。為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級形式，凸模固定板厚度取28mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定
由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強度足夠，所以無需對其進行強度校核。沖裁時凸模進入凹模刃口1mm。
c.凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要根據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
凸凹模
校核凸凹模的強度：查表得凸凹模的最小壁厚為6.7mm，而實際最小壁厚為7mm。故符合強度要求。凸凹模的人口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.48mm~0.66mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸15mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高3-4級，即定位
3.1.2擋料螺釘與導(dǎo)料螺釘位置的確定
由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)料銷及導(dǎo)料銷都應(yīng)通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應(yīng)高出卸料板3mm。
根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時擋料銷位置如圖8
3.1.3導(dǎo)料螺釘位置的確定
導(dǎo)料銷位于條料的同一側(cè)，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應(yīng)裝在后側(cè)。
3.2卸料裝置的設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)化【7】
3.2.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式
模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，選用手冊圖7－7（b）的卸料板形式。由表7－8查得彈性卸料板厚度為10mm。裝模具時卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具凸凹模工作刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為3.5mm。
3.2.2卸料螺釘?shù)倪x用
采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理硬度35～45HRC
規(guī)格 M6*15 JB/T7650.5
3.2.3卸料彈簧的設(shè)計及選用
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選6根彈簧，每根彈簧的卸料力為：
根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸,查手冊試選彈簧的具體參數(shù)是:D=35mm, d=8mm, H0=100mm , t=14.5mm, F許=4556N, H1=88.4mm, 并計算如下：
，
校核：＞
所以所選彈簧是合適的。
彈簧的規(guī)格為：
外 徑：D=35mm
鋼絲直徑：d=8mm
自由高度：H0=120mm
裝配高度：H2=H0-△H0 =100mm－26.04mm＝73.96mm
3.3推件裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
3.3.1剛性推件裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應(yīng)采用剛性推件裝置。其結(jié)構(gòu)形式見手冊【5】
3.3.2推件塊的設(shè)計
本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.2～0.5mm。
推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復(fù)雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/d11，推薦外形與凹模為非配合關(guān)系，屬內(nèi)導(dǎo)向。
3.3.3連接推桿的選用
為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為：
PT/3=37.1*1000/3=12366N
由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ6×60mm
3.3.4推板的設(shè)計
由推出結(jié)構(gòu)需要，推板適宜選用圓形即手冊的A型。
3.3.5打桿的設(shè)計
打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。
其材料45鋼 熱處理硬度43～48HRC
規(guī)格： A11×110mm JB/T7650.1
3.4支撐固定零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化【6】
由凹模周界L＝250mm,B=175mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為HT200,0I級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
3.4.1模架的選用
上模座標(biāo)記：250*200*50 GB/T2855.5
下模座標(biāo)記：250*200*60 GB/T2855.6
模柄標(biāo)記： C70 JB/T7646.3
3.4.2 凸模固定板的設(shè)計
因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。
凸模固定板的設(shè)計:
為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經(jīng)驗公式【6】計算凸模固定板厚度。
H=（0.6 — 0.8 ）H=（0.6 — 0.8 ）×30=(18 -- 24 )mm
式中 H —— 為固定板的厚度
可以取28mm 。
其外形尺寸應(yīng)與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為250mm×175mm×28mm
3.4.3墊板的設(shè)計
在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強度，所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取250mm×175mm×10mm。
3.5導(dǎo)向零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對相同型號的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC ，技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
導(dǎo)柱標(biāo)記： A32h6×160×58 GB/T2861.6
導(dǎo)套標(biāo)記： A32H7×115×48 GB/T2861.7
3.6 緊固零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：
內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記：GB/T70.1 M14×100
GB/T70.1 M14×75
螺釘標(biāo)記：GB/T5782 M6×12
銷釘標(biāo)記：GB/T11.21 m6×115
GB/T11.21 m6×60
3.7 模架的設(shè)計
模架各零件標(biāo)記如下：
上模座：250mm×200mm×50mm
下模座：250mm×200mm×60mm
導(dǎo) 柱：A32h6×160mm×58mm
導(dǎo) 套：A32H7×115mm×48mm
模 柄：C70mm×115mm
墊 板：250mm×175mm×10mm
卸料板：300mm×175mm×10mm
凸模固定板：250mm×175mm×28mm
模具的閉合高度：
4 沖壓設(shè)備的選用
選擇型號為JA21-160的開式雙柱式固定臺壓力機能滿足使用要求。其主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下：
公稱壓力：1600KN
滑塊行程：160mm
最大閉合高度：450mm
最大裝模高度：380mm
連桿調(diào)節(jié)長度：130mm
工作臺尺寸（前后X左右）：710mmX1120mm
墊板尺寸（厚度X孔徑）：130mmX460mm
模柄孔尺寸：?70mmX80mm
5 繪制模具總裝圖
繪制模具圖如圖所
結(jié)束語
活門沖壓件屬于簡單的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計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。本設(shè)計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計，需要計算凸凹模的間隙、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)計繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
活門沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護。
孔落料模具的設(shè)計，是理論知識與實踐有機的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合格的模具設(shè)計人員，必須要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師杜偉老師，他對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。杜偉老師淵博的知識，誠懇的為人，他我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C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)及實踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進行課題研究的同窗同學(xué)，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
參考文獻(xiàn)
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【7】孫鳳勤 閻亞林主編，沖壓與塑料成型設(shè)備。高等教育出版，2003年12月
【8】寇世瑤主編，機械制圖。高等教育出版社，2003年12月