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手柄沖孔、落料級進模設(shè)計
1 概述
冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機上的模具，在室溫下對板料施加壓力使其變形和分離，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因為它主要用于加工板料零件，所以也稱板料沖壓。
在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。冷沖模在實現(xiàn)冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒有先進的模具技術(shù)，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。
沖壓加工在汽車、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。
1.1 冷沖壓的特點及應(yīng)用
1.1.1冷沖壓的特點
(1) 能沖壓出其他加工工藝難以加工或無法加工的形狀復雜的制件。如汽車覆蓋件等。
(2) 沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用壽命長，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好。尺寸精度一般可達到IT10～14級，最高可達到IT16級，有的制件不需再機械加工，便可滿足裝配和使用要求。
(3) 沖壓件具有重量輕、強度高、剛性好和表面粗糙度小等特點。
(4) 生產(chǎn)效率高，如汽車覆蓋件這樣的大型件的生產(chǎn)效率，可達每分鐘數(shù)件。
(5) 材料利用率高，一般為70%～85%，因此沖壓加工能實現(xiàn)少廢料，甚至無廢料生產(chǎn)。
(6) 操作簡單，便于組織加工生產(chǎn)。
(7) 易于機械化與自動化生產(chǎn)。
(8) 冷沖壓的缺點就是模具制造周期長、制造成本高，故不適合單件小批量生產(chǎn)。另外，冷沖壓生產(chǎn)多采用機械壓力機，由于滑塊往復運動快，手工操作時，勞動強度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術(shù)措施。
1.1.2 冷沖壓的應(yīng)用
沖壓加工的應(yīng)用范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬材料，在汽車、拖拉機、電機、電器、儀表、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。另外，在國防工業(yè)生產(chǎn)中，如飛機、導彈、各種槍彈與炮彈的生產(chǎn)，沖壓加工也占有很大的比例。
隨著汽車和家用電器等行業(yè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達國家，對發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)給予了高度重視。據(jù)近年來的統(tǒng)計表明，美、日等國的模具工業(yè)年產(chǎn)值已超過機床工業(yè)年產(chǎn)值的6%～12%。冷沖壓模具歷史悠久、用途廣、技術(shù)成熟，在各種模具中所占比例最大。汽車、摩托車、家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個模具市場的60%以上。因此沖壓工藝在我國現(xiàn)代化建設(shè)中有著非常廣闊的發(fā)展前景。
1.2 冷沖壓的基本工序和沖壓工藝要求
1.2.1 基本工序
冷沖壓基本工序按板料的變形特點，可分為分離工序和變形工序兩大類。
金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過強度極限而沿一定的輪廓線斷裂，稱為分離工序。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。
金屬板料在沖壓力的作用下，其應(yīng)力超過屈服極限（但低于強度極限）而產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸要求的制件，稱為變形工序。變形工序又可分為彎曲、拉深、翻邊、脹形和旋壓等。
1.2.2 沖壓工藝要求
沖壓過程中，沖模是對金屬板料進行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對運動使其產(chǎn)生塑性變形來得到預期的零件。因此要求沖模：
（1） 應(yīng)具有足夠的強度、剛度和相應(yīng)的形狀和尺寸精度；
（2） 主要零件應(yīng)有足夠的耐磨性及使用壽命；
（3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)確保操作安全，便于使用和維修；
（4） 應(yīng)有使材料順利送進、工件方便取出、定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定；
（5） 要有導向裝置以使沖模上下運動準確；
（6） 零件的加工和裝配應(yīng)盡可能簡單，盡量采用標準件、普通件，以縮短模具的制造周期，降低成本；
（7） 結(jié)構(gòu)應(yīng)與沖壓設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)相適應(yīng)，以便牢固的安裝在沖壓設(shè)備上；
（8） 應(yīng)具有與沖壓設(shè)備連接的部位和搬運吊裝部位，以適應(yīng)安裝和管理的需要。
1.3 沖壓工藝新技術(shù)的發(fā)展
隨著科學技術(shù)的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，冷沖壓技術(shù)及模具不斷革新和發(fā)展，沖壓工藝新技術(shù)發(fā)展主要反映在以下5個方面。
（1） 模具的計算機輔助設(shè)計和輔助制造技術(shù)（模具CAD/CAM） 采用該技術(shù)，模具設(shè)計和制造的效率一般可提高2～3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2～2/3。目前已達到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型模擬仿真技術(shù)（沖壓CAE） 對于普通沖壓工藝的制定，可根據(jù)有關(guān)資料進行工藝設(shè)計、計算；而對于復雜的曲面成型，例如汽車覆蓋件的成形，傳統(tǒng)的方法是憑設(shè)計者的經(jīng)驗，進行對比分析，初步確定工藝方案和有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)計實驗?zāi)＞卟⑦M行試沖。因此，周期長、投資大、風險大。近幾年來，國內(nèi)外已采用彈塑性有限元法，開發(fā)出板料成型過程的模擬軟件，供設(shè)計人員對工藝參數(shù)進行修改和選擇，以預測某一工藝方案對零件成型的可行性和可能發(fā)生的質(zhì)量問題。這一虛擬成型技術(shù)，即沖壓CAE，不僅可以節(jié)省昂貴的模具實驗費用，也可以大大縮短試制周期和提高成型件的質(zhì)量。
（3） 快速模具制造技術(shù)的發(fā)展 將快速成型技術(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型。其模具的制造周期僅為常規(guī)模具切削制造的1/5～1/3，而成本僅為后者的1/4～1/2，在精度和壽命方面又能滿足生產(chǎn)上的使用要求，非常適合于新產(chǎn)品的開發(fā)、工藝驗證或中、小批量生產(chǎn)的需要。
（4） 采用沖壓新工藝 精密沖裁、液壓成型、沖壓-焊接復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)量和生產(chǎn)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)達到高度自動化。
冷沖壓工藝與模具是一門實用性很強的課程，在學習這門課之前，除了應(yīng)掌
握機械設(shè)計、金屬學、金屬塑性加工力學等基礎(chǔ)理論課程外，還應(yīng)對沖壓生產(chǎn)實踐有所了解，具有初步的感性認識，這樣才能在學習中理論聯(lián)系實際，了解模具的類型 、結(jié)構(gòu)，掌握模具的設(shè)計要點和設(shè)計方法等。
2.落料沖孔級進模設(shè)計
工件名稱：手柄
生產(chǎn)批量：大批量
材料：10號鋼
厚度：2.2mm
工件簡圖：
圖1
2.1工藝分析、排樣設(shè)計
2.1.1手柄沖壓的工藝性分析
圖示零件材料為10號鋼板，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。
手柄外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚2.2mm，外形復雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
手柄沖孔的工藝性：大小為φ5mm和φ8mm的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。
此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取IT14級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求，模具精度取IT9級即可。
由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產(chǎn)。
2.1.2排樣設(shè)計
（1）確定零件的排樣方案
設(shè)計模具時，條料的排樣很重要。手柄零件具有一頭大一頭小的特點，單向排列時材料的利用率低，采用對排（圖2所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。為了避免制作兩套凸模和凹模零件，降低模具的制造成本，采用調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖壓，條料完成一個方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn)1800，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。
（2）條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算
查表取得搭邊值為2.5mm和3.5mm。
送料步距如圖2所示
B=32+16+2.5+2.5=53 mm
條料寬度的計算：擬采用無側(cè)壓裝置的送料方式，由b-Δ=〔D+2a+c1〕- Δ
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a—側(cè)搭邊值
c1—導料板與最寬條料之間的間隙
代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為135mm。
導尺間距離的計算：由s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計算得導尺間距離為136 mm。
材料利用率的計算：
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況，原材料選用1000 mm×2000 mm×2.2 mm的冷軋薄鋼板。
每塊可剪2000mm ×135 mm規(guī)格條料7條，材料剪切利用率達94.5%。由一個步距的材料利用率通用計算公式：
=
式中 A—一個沖裁件的面積，A2653.66mm2;
n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm;
s—步距， mm
得 ==74.2%
2.2工藝方案的確定及工藝計算
手柄零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——沖孔。
方案二：沖孔落料復合模。
方案三：沖孔落料級進模。
圖2
方案一：模具結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設(shè)備成本高，生產(chǎn)率低。
方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結(jié)構(gòu)復雜，制作難度較大成本高，還有模具對壓力機噸位要求較方案一和三都高。
方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結(jié)構(gòu)不太復雜成本較低，壓力機噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。
手柄零件大端φ5mm的孔與R16mm的外圓及φ8mm的孔之間的距離為3.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（3.2mm）（1），可以采用沖孔、落料復合?；驔_孔、落料級進模。復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會影響沖壓速度，因此選用級進模更為合理。
2.3模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
（1）正倒裝結(jié)構(gòu)：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結(jié)構(gòu)，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。
（2）送料方式：采用手工送料方式。
（3）定位裝置：本工件在級進模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時第一個工位采用始用擋料銷定位，第二個工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時第一個工位設(shè)置一個始用擋料銷定位（和順沖時的始用擋料銷定位不在同一個位置），第二工位靠固定擋料銷定位。送料時廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個導正銷，利用條料上φ5mm和φ8mm的孔做導正銷孔進行導正，依此作為條料送進的精確定距。
（4）導向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導向均勻性，采用對角導柱模架。
（5）卸料方式：本模具采用正裝結(jié)構(gòu)，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗校瑸榱撕喕＞呓Y(jié)構(gòu)，可以在下模座中開有通槽，使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為2.2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。
2.4沖壓力與壓力中心的計算
2.4.1沖裁工序總力的計算
由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知，本工件的沖裁力包括以下部分。
沖四個φ5mm孔的力P1、沖φ8mm孔的力P2，落外型料的力P3，向下推出φ5mm沖孔廢料的力P4，向下推出φ8mm孔廢料的力P5，向下推出工件的力P6。由于彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機提供的，故用計算在內(nèi)，沖裁φ5mm，φ8mm及工件外形后卸條料的力分別為P7、P8、P9。
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：
P=KLtτ
式中 P—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)，一般取1.3。
上式中抗剪強度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達式又可表示為：
P=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 σb—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊[1]表8—7得10鋼的σb=335MPa
P1=4×5π×2.2×335=46.29kN
P2=8π×2.2×335=18.52kN
由于 L3=
=268.7mm
則：P3=268.7×2.2×335=198.1kN
推件力 Pt=nKtP
Kt—推件力系數(shù), Kt=0.055
n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中n=h/t
h—凹模刃部直壁洞口高度（mm），
t—料厚( mm)
查手冊[2]表2—40可得和h=6mm, 故n=3如圖3所示：
圖3
P4==7.64kN
P5==3.06kN
P6=3×0.055×198.1=32.69kN
卸料力 根據(jù)經(jīng)驗公式得
P =0.03P
P7 =0.03×46.29=1.39 kN
P8 =0.03×18.52=0.56 kN
P9 =0.03×198.1=5.95 kN
工序總力
P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 =46.29+18.52+198.1+7.64+3.06+32.69+1.39+0.56+5.95
=314.2KN
2.4.2彈性橡膠板的計算
本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個部分組成：凸模修模量5mm；凸模凹進卸料板1mm；公件厚度2.2mm；凸模沖裁后進入凹模2mm；以上四項長度之和就是橡膠板的工作行程S工作；即
S工作=（5+1+2.2+2）mm=9.2mm
取壓縮量為自由高度的0.3則橡膠的自由高度為:
H自由===30.7mm
由上面計算可知：P卸= P7+ P8+ P9=1.39+0.56+5.95=7.9KN
預壓縮量取15%，由圖1-17可查出P=0.5MPa，此時橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式1-2計算橡膠板所需的面積。則
A===15800=158
結(jié)合模具的實際結(jié)構(gòu)，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度H自由與直徑D之比需要滿下式：
0.5
橡膠板的自由高度為30.7mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個厚度時應(yīng)考慮到每加厚1mm，就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為158,分為4塊，每個用螺釘安裝在一塊，每個卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔13mm。四塊橡膠板的厚度無比一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40---45HRC。
2.4.3初選壓力機
開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為J23-40和J23-35
型號
公稱壓力/kN
滑塊行程/mm
最大封閉高度/mm
工作臺尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
可傾斜角/·
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
J23-40
400
100
330
700×460
——
30
80
J23-35
350
80
280
380×610
190×210
20
60
2.4.4壓力中心的計算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會使合理的間隙得不著保證，從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命，甚至損壞模具。
此為多凸模模具的壓力中心，首先計算大凸模的壓力中心
圖4a
計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（見圖4a）
②、在任意距離處作x-x軸y-y軸
③、 分別計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軸的距離下式確定：
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
==61.4mm
到x-x軸的距離
y0=
==0mm
⑤、由于其余三個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為
圖4（b）
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
=
=89.8mm
到x-x軸的距離
y0=
=
=-15.8mm
2.5模具主要工作零件的設(shè)計與標準化（尺寸、位置、標準與示意圖）
（１）工作零部件的計算
由于制件結(jié)構(gòu)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。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。
沖孔時，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)，查表2-30[1]得：IT14級時x=0.5。
Zmin——雙面間隙，mm
△——工件公差，mm
δ——凸模和凹模的制造公差，mm
① 沖裁φ5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算
凸模尺寸
由表2-10[1]查得△=0.3
dap=（d+x△）-δp0 =(5+0.5×0.30)0-0.02 =5.150-0.02
凹模尺寸
由表2-23[1]得Zmin=0.26
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(5+0.5×0.30+0.26)0+0.02 =5.410+0.02
② 沖裁φ8mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算
凸模尺寸由表2-10得△=0.36
dap=（d+x△）-δp0 =(8+0.5×0.36) 0-0.02 =8.18 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.26
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(8+0.5×0.36+0.26) 0+0.02=8.440+0.02
③ 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算
因此落料件為復雜的制件，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，放寬對模具的加工設(shè)備的精度要求。
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。
a、凹模磨損后會增大的尺寸-------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算如下：
圖5（a）
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：
A1=(Amax-x△) =(8-0.5×0.43) =7.785
A2=(Amax-x△) =(16-0.5×0.62) =15.69
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是7.785mm，15.69mm，不必標注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.26。
圖5（b）
（2）工作零部件的設(shè)計與標準化（用一個整體的凸模固定板）
沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級形式如圖6所示：
圖6
凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：
L=h1+h2+h3- h4
式中 L—凸模長度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—橡膠板的厚度 ，mm
h4—凹進卸料板內(nèi)1mm
圖7
整體式凹模如圖7裝于下模座上，由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，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=系數(shù)，取0.20
凹模高度H=KB=0.20×119=23.8mm 取標準值28mm
凹模壁厚C=1.5H = 1.5×28=40mm
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d,
圖8
d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為28mm，所以根據(jù)表2.46﹝2﹞查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖8：
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×8=12mm
a3=1.13d≈9mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為40mm，最大間距為90mm。
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于１６。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用 矩形凹模板的周界尺寸為250×200×28。
①沖裁φ5mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度）
小凸模長度 L=20+14-1+30.7=63.7mm
由小凸模刃口d=5.15mm
可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=63.7mm
小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力，即
對于圓形凸模 dmin≥
式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mm
t—沖裁材料厚度，mm
—沖裁材料的抗剪強度，MPa
—凸模材料許用強度，?。?.0~1.6）×103MPa
dmin≥==2.95mm 所以承壓能力足夠。
抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導向裝置）
Ｌmax≤
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mm
F ——沖模力,N
ｄ——凸模最小截面的直徑，mm
Lmax≤==66.57mm 所以長度適宜。
選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.15×63.7
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 ==158.5MPa
凸模固定板端面壓力超過了80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼，結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見JB/T7643.3—1994查得250×200×10
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7），其凹模刃口高度由表2.40JB/T7643.1—1994查得h=6mm，β=
②沖裁φ8mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度）
凸模長度 L=20+14-1+30.7=63.7mm
由凸模刃口d=8.18mm查得D=12mm,D1=15mm,h=3mm,L=63.7mm
選用圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 8.18×63.7
③外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標準化（包括外形尺寸和厚度）
外形凸模的設(shè)計：外形凸模用線切割機床加工成直通式凸模，用兩個M8的螺釘固定在墊板上，由于采用彈性卸料板，凸模按下式計算：
L=h1+h2-h3+h4
圖9
其中： h1為固定板厚度（20 mm），h2
為卸料板厚度（14mm），h3考慮到凸模下端面到卸料板下端面的距離-（1mm），
h4為彈性橡膠塊的厚度（30.7mm）。
所以：L=20+14-1+30.7=63.7 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JB/T7643.2—1994可得250×200×20
圖10
（3）凹模組件的尺寸確定和示意圖（用整體式凹模）
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，要依據(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。
凹模的長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)便于導尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模JB/T7643.1—1994 250×200×28。材料：Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
２.６其它零部件設(shè)計與標準化
（1）始用擋料裝置的設(shè)計與標準化（尺寸、位置、標準與示意圖）（包括順沖和掉頭沖兩個始用導料銷）
圖11
擋料塊標記：JB/T7649.1—1994 71310
材 料： 45鋼，
熱處理硬度：43~48HRC
技術(shù) 條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定。
手動擋料塊位置的確定：
根據(jù)條料排樣圖2可計算出手動擋料塊的位置如圖所示：
圖12
（２） 固定擋料銷的設(shè)計與標準化
固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標準件，選用此擋料銷如圖
圖13
選用JB/T7649.10—94 A型固定擋料銷 直徑φ8mm，h=4mm材料為45鋼
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時擋料銷位置如圖
廢料孔前端定位時擋料銷位置
=C-()+0.1
——擋料銷與導正銷的間距，mm
圖14
C——連續(xù)模的步距，mm
dr——導正銷的直徑，mm
d——擋料銷頭部直徑，mm
=53-()+0.1=52.85mm
（3）導正銷的設(shè)計與標準化
導正銷主要用于級進模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計，尺寸精度，材料的熱處理等可參照JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊[2]選用如圖（（選自沖壓手冊）91
圖15
D=d-2a
D——導正銷直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
2a——導正銷與孔徑兩邊的間隙
沖裁φ5mm孔的導正銷 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
（4）導料板的設(shè)計與標準化（包括兩塊導料板的間距、外形尺寸和厚度與示意圖等）
根據(jù)凹模周界?。簩Я习錔B/T7653—1994 250×56×10
圖16
３模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
３.１標準模架的選用（前面已經(jīng)確定為對角形模架）
由凹模周界選用標準模架（包括導柱、導套、上模座、下模座、模柄的標準）
選用GB/T2851.1—1990 250×200×170~210
技術(shù)條件：按JB/T8050—1999的規(guī)定。
圖17
圖18
模柄標記：JB/T 7646.1—1994 A 503110
材 料：Q235—A。F
技術(shù)條件：按JB/T7653—1994的規(guī)定：
導柱標記： GB/T2861.1 —1990 323160
GB/T2861.1 —1990 353160
導套標記： GB/T2861.6 —1990 323105343
GB/T2861.6 —1990 353105343
上模座標記：GB/T2855.9 —1990 2503200345
下模座標記：GB/T2855.10 —1990 2503200350
３.２卸料裝置的設(shè)計與標準化
在前面已經(jīng)確定了采用剛性卸料板，設(shè)計卸料板為一整體板。本模具的卸料板不僅有卸料作用，還具有外形凸模的導向作用，并能對小凸模起保護作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊[2]表15.28得：
卸料板長度L =250mm,寬度B=200mm厚度h0=14mm
此模具中，卸料板對沖孔落料凸模起導向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造
３.３聯(lián)接件的選用與標準化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標記： 35鋼M8365 GB70—85
GB70—85 M8365 35鋼
螺釘標記： GB68—76 M8330 35鋼
圓柱銷釘標記：GB 119—86 6365 35鋼
止動圓柱銷標記：GB119—86 436 35鋼
３.４總裝圖
圖19
３.５壓力機的選擇與校核
模座外形尺寸420×270mm,閉合高度200mm,有文獻[4]中，JC23—35型壓力機工作臺尺寸為610×380mm,最大閉合高度為280mm，連桿調(diào)節(jié)長度為60mm,所以在工作臺上加一35～70mm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。
３.６ 模具零件材料選用一覽表
22
始用擋料塊
2
45鋼
71310 JB/T7649.1—1994
21
固定擋料銷
1
45鋼
8mm，h=4mm A型 JB/T7649.10—94
20
卸料板
1
45鋼
19
螺釘
10
35鋼
M8330 GB68—76
18
凸模
1
Cr12
5.15×63.7 JB/T8057.2—1995
17
圓柱銷
6
35鋼
6365 GB 119—86
16
凸模
1
Cr12
8.18×63.7 JB/T8057.2—1995
15
止轉(zhuǎn)銷
1
35鋼
436 GB119—86
14
模柄
1
Q235
A503110 JB/T 7646.1
13
落料凸模
1
Cr12
12
固定螺釘
2
35鋼
M6340 GB/68—76
11
凸模墊板
1
45鋼
2503200310 JB/T7643.3—1994
10
內(nèi)六角螺釘
10
35鋼
M8365 GB70—85
9
上模座
1
HT200
2503200345 GB/T2855.1—1990
8
導套
2
20
323105343 GB/T2861.6—1990 353105343 GB/T2861.6—1990
7
凸模固定板
1
45鋼
2503200320 JB/T7643.2—1994
6
橡膠塊
4
5
導正銷
2
45鋼
4
導料板
2
250356310 JB/T7563—1994
3
凹模板
1
Cr12
2503200328 JB/T7463.1—1994
2
導柱
2
20
323160 GB/T2861.1—1990
353160 GB/T2861.1—1990
1
下模座
1
HT200
2503200350 GB/T2855.2—1990
序號
名稱
件數(shù)
材料
備注
3.7模具的裝配
根據(jù)級進模裝配要點，本副模具的裝配選凸、凹模為基準件，先裝下模，再裝上模，裝配后，應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模刃口面應(yīng)高出拉深凸模工作面5mm，
并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配如下：
凸、凹模預配
（1） 裝配前仔細檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
（2） 將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不適合者應(yīng)重新修磨或更換。
凸模裝配
以凹?？锥ㄎ?，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固。
裝配下模
（1） 在下模座上劃中心線，按中心預裝凹模、導料板；
（2） 在下模座、導料板上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；
（3）將下模座、導料板、凹模裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。
裝配上模
（1） 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
（2） 預裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔；
（3） 用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊；
（4） 將卸料板套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm；
（5） 復查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；
（6） 安裝導正銷、承料板；
（7） 切紙檢查，合適后打入銷釘。
試沖與調(diào)整
裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整
設(shè)計總結(jié)
通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我們把平時在課堂上學到的理論與實際生產(chǎn)結(jié)合了起來。看似簡單的零件想要得到，也是需要許多工序才能完成的。我們只所以選擇使用模具來達到這樣的效果，不僅與生產(chǎn)批量有關(guān)，還與生產(chǎn)條件有關(guān)。如果是大批量生產(chǎn)的零件使用模具就很容易實現(xiàn)機械化和現(xiàn)代化。能夠保證零件的尺寸相差不大，以實現(xiàn)互換。設(shè)計是一個關(guān)鍵的工作，要查閱大量資料和統(tǒng)計計算工作，設(shè)計是個苦差事。
設(shè)計的好壞直接影響到制件質(zhì)量和勞動強度以及生產(chǎn)成本。所以設(shè)計者應(yīng)該具備淵博的知識和大量的實踐經(jīng)驗作為基礎(chǔ)，應(yīng)該懂得生產(chǎn)的環(huán)節(jié)。這樣才能設(shè)計出好的實用的模具來。
我傾注了大量的勞動和汗水在這個設(shè)計，由于缺乏經(jīng)驗與實踐。設(shè)計的十分艱辛，雖然借鑒了許多，還是有好多不明白之處。
致謝
本設(shè)計經(jīng)原紅玲講師的精心指導和同學的熱心幫助才得以如期完成，在此我誠心的向他們感謝。另外還要感謝我的專業(yè)老師們，在大學三年讓我學到了扎實的專業(yè)知識和處理問題的實用方法，以及其他老師的教導，讓我大學期間學到了做人的道理與原則。讓我踏上社會，走上工作崗位完成了很好的過度。時光如梭，三年的大學生活轉(zhuǎn)眼過去，而我也即將離開可敬的老師和熟悉的同學朋友們，溶入到社會的大潮中去。在這之際，我們將完成最后的使命——做畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是一項非常繁雜的工作，它涉及的知識非常廣泛，由于資質(zhì)有限，很多知識掌握的不是很牢固，因此在設(shè)計中遇到了很多的問題。但這并沒有成為我的絆腳石，在指導老師不時的精心指導和同學們的熱心幫助下，并通過在圖書館的仔細查閱，使我克服了一個又一個的困難，從而使我的畢業(yè)設(shè)計日趨完善。
最后，再次感謝我的指導老師原紅玲的精心指導和各位老師和同學的大力幫助，使我順利完成任務(wù)，并向你們致意深深的敬意，在以后的生活中我一定努力工作，不辜負你們寄予我的厚望
參考文獻
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