ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
說明書
題目名稱：打火機(jī)金屬外殼的冷沖壓模具設(shè)計(jì)
摘要
本次課題打火機(jī)金屬外殼的冷沖壓模具設(shè)計(jì)，通過這次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉沖壓模具的設(shè)計(jì)流程運(yùn)用落料、沖孔、彎曲等沖壓工序設(shè)計(jì)冷沖壓成形模具，需要解決很多的關(guān)鍵問題，對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，進(jìn)行沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)和對(duì)沖壓模具零部件工藝參數(shù)進(jìn)行參數(shù)選擇及驗(yàn)算，繪制沖壓模具裝配圖和零件圖。需要運(yùn)用機(jī)械、材料成形、冷沖壓模具、計(jì)算機(jī)二、三維設(shè)計(jì)等多學(xué)科的知識(shí)，需要相當(dāng)廣闊的知識(shí)面和較高的專業(yè)水平。通過對(duì)零件進(jìn)行工藝分析和工藝參數(shù)計(jì)算，根據(jù)零件所需冷沖壓工序設(shè)計(jì)出連續(xù)沖壓模具，同時(shí)運(yùn)用AutoCAD繪制二維模具裝配圖和零件圖還得同時(shí)對(duì)部分零件進(jìn)行了加工工藝分析。該零件復(fù)雜且尺寸不規(guī)則，這對(duì)模具設(shè)計(jì)和展開排樣提出了較高的要求，特別是彎曲過程，需要合理的安排工藝，巧妙的設(shè)計(jì)沖模來解決，對(duì)于部分不關(guān)鍵的零件可適當(dāng)降低尺寸公差要求，設(shè)計(jì)中盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)件，有利于設(shè)計(jì)成本的降低。
關(guān)鍵詞：冷沖壓模具，工藝分析，連續(xù)模，打火機(jī)金屬外殼
Abstract
This topic lighter metal exterior cold stamping mould design, through the design, further stamping mould design process using blanking, punching, bending stamping process design of cold stamping mould, needs to solve the key problems of many parts, technical analysis, stamping process scheme and the die structure and design of stamping mould parts process parameters parameter selection and calculation, stamping, assembly and detail drawings. Need to use machines, materials, stamping, molding, cold, 3d design of computer science knowledge, need quite a broad knowledge and professional level. Through the analysis of the technology of parts and the process parameters calculation, cold stamping parts needed to process a compound stamping mould design, and using AutoCAD assembly drawing two-dimensional mould parts and also have also made for parts processing analysis. The components and complex, the size of irregular of mold design and layout puts forward higher requirements, especially the bending process, need reasonable arrangement of the clever design process, stamping parts, to solve the key parts for not properly reduce dimension tolerance requirement,design as far as possible, to use standard design cost reduction.
keywords: Cold stamping mould，Process analysis，Continuous mode，Lighter metal shell
目錄
1 引言 5
2 工藝方案確定 7
2.1 零件及沖壓工藝分析 7
2.2 工藝方案確定與工藝流程圖 8
2.2.1工藝方案確定 8
2.2.2工藝流程確定 8
3 工藝參數(shù)的計(jì)算 10
3.1 毛坯的尺寸計(jì)算 11
3.2 沖裁排樣及材料利用率的計(jì)算 11
3.3各部分工藝力的計(jì)算 12
3.3.1 沖裁壓力的計(jì)算 12
4 主要工作部分尺寸計(jì)算 14
4.1 預(yù)切斷凸凹模的刃口尺寸計(jì)算 15
4.2 沖孔凸凹模刃口尺寸計(jì)算 15
4.3彎曲沖孔凸凹模高度的確定 16
4.4沖孔凸模的強(qiáng)度和剛度校核 17
4.5凸凹模的結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計(jì) 18
5 其他零件設(shè)計(jì) 18
6 壓力機(jī)的選擇 25
7 部分零件加工工藝過程 26
8 模具的裝配和使用 28
9 經(jīng)濟(jì)性分析 30
10 結(jié) 論 31
參 考 文 獻(xiàn) 32
致 謝 33
1 引言
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)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企業(yè)的生存空間。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。一些國?nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。
日前，中國模具協(xié)會(huì)企業(yè)年報(bào)顯示： 2006年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)516億元，其中沖壓模具、壓鑄模具等約占總量的80％。預(yù)計(jì)到2010年，國內(nèi)模具市場(chǎng)需求量將在1200億元人民幣左右。據(jù)介紹，目前我國汽車模具潛在市場(chǎng)十分巨大。質(zhì)量好的沖壓模具在汽車整車等行業(yè)供不應(yīng)求。因此未來我國機(jī)械行業(yè)中，模具的發(fā)展——特別是冷沖壓模具的發(fā)展就顯得尤為重要。
據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元，約合6.2億元。根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，2004年我國共進(jìn)口沖壓模具5.61億美元，約合46.6億元。從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場(chǎng)總規(guī)模約為266.6億元。其中國內(nèi)市場(chǎng)總需求為260.4億元，總供應(yīng)約為213.8億元，市場(chǎng)滿足率為82%。在上述供求總體情況中，有幾個(gè)具體情況必須說明：一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術(shù)含量較低的中低檔模具，因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場(chǎng)滿足率低于沖壓模具總體滿足率，這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn)，而技術(shù)含量低的中低檔模具市場(chǎng)滿足率要高于沖壓模具市場(chǎng)總體滿足率；二是由于我國的模具價(jià)格要比國際市場(chǎng)低格低許多，具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力，因此其在國際市場(chǎng)的前景看好，2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元，比2004年增長94.7%就可說明這一點(diǎn)。
標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具，是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。但總體上和國外多工位級(jí)進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距冷沖壓是一種先進(jìn)的金屬加工方法，它具有生產(chǎn)效率高，加工成本低，材料利用率高，產(chǎn)品尺寸精度穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。在經(jīng)過實(shí)習(xí)后首先考慮的是在最少的時(shí)間用最快的速度制造出最多的零件，同時(shí)又要保證質(zhì)量，這就需要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)注意很多的問題，譬如制造模具的成本，模具的壽命，生產(chǎn)出制件的質(zhì)量等等。我國的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面，都存在較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計(jì)和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn)，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。
本課題以日長生活中常用的一個(gè)典型零件—打火機(jī)金屬外殼為沖壓模具設(shè)計(jì)對(duì)象，通過對(duì)其進(jìn)行冷沖壓工藝分析，設(shè)計(jì)出合理適用的冷沖壓模具，繪制出落料沖孔彎曲級(jí)進(jìn)模裝配圖。因?yàn)樵摿慵螤顝?fù)雜且曲面多，其沖壓模具設(shè)計(jì)方法與汽車覆蓋件模具相似，這正是我國沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與國外的差距所在，因此此次設(shè)計(jì)具有較大地難度，要成功設(shè)計(jì)出該模需要對(duì)模具有深刻的理解和認(rèn)識(shí)。
33
2 工藝方案確定
2.1零件及沖壓工藝分析
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題源自我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｓ玫拇蚧饳C(jī)通過選出其中一個(gè)較典型且復(fù)雜的零件—打火機(jī)金屬外殼來開展沖壓模具設(shè)計(jì)。
工件沖壓技術(shù)要求如下:
材料牌號(hào)：SPHDZ
材料厚度：0.5mm
生產(chǎn)批量：中批量
未注公差：按IT14級(jí)確定
圖2-1 打火機(jī)金屬外殼
從圖2-1中可以看出該工件形狀較復(fù)雜且曲面多，需要運(yùn)用落料、沖孔、彎曲等多種沖壓工序才能加工出來，設(shè)計(jì)起來較復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)一套連續(xù)模具才能將該工件加工出來。但由于該工件精度公差不高，按IT14級(jí)確定，因此該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精度適當(dāng)即可。
該工件原材料為熱軋鋼帶，材料為SPHDZ，具有強(qiáng)度低、延伸好、外觀顏色不亮等力學(xué)性能，適用沖壓模具加工。工件脫氧方式和化學(xué)成分如表2-1所示。
表2-1 工件脫氧方式和化學(xué)成分
牌 號(hào)
化?? 學(xué)?? 成?? 分 a%
脫氧方式
C
Si
Mn
P
S
Alt
SPHDZ
鋁硅鎮(zhèn)靜
≤0.09
≤0.05
≤0.50
≤0.035
≤0.035
料厚t=0.5mm，屬于薄料件，沖壓時(shí)需要特殊處理，在設(shè)計(jì)此模具時(shí)主要考慮模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，確定一定的模具壽命。但有幾點(diǎn)要注意：
(1)工件沖孔處要合理安排工序；
(2)工件先沖孔后落料；
(3)應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命；
(4)模具結(jié)構(gòu)形式的確定：因該制件較薄，為保證制件平整，采用彈壓卸料裝置。它還可以對(duì)沖孔小凸模起導(dǎo)向作用和保護(hù)作用，定位形式采用導(dǎo)正銷形式進(jìn)行精定位。此外，由表面質(zhì)量、生產(chǎn)批量等其他技術(shù)要求可以看出，普通沖裁完全可以滿足其技術(shù)要求。
2.2工藝方案確定與工藝流程圖
2.2.1工藝方案確定
通過冷沖壓工序分析，該工件包括落料、沖孔、彎曲等工序?？蓴M定以下幾個(gè)沖壓工藝方案：
方案一：落料、沖孔、折彎每個(gè)工步均分別采用一套模具生產(chǎn)，總共六套模具。
方案二：落料、沖孔折彎采用一套級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)。
方案三：采用落料沖孔復(fù)合模、彎曲采用兩套彎曲模，共三套模具。
方案一優(yōu)點(diǎn)：這種方案模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于模具的設(shè)計(jì)和加工，工件各部分的形狀及尺寸都能得到保證，且投產(chǎn)快。方案一缺點(diǎn)：生產(chǎn)工序過于繁多，占用設(shè)備及沖壓工人也多，設(shè)備及人力成本大，且難以保證對(duì)工件表面的要求，且由于是中批量的生產(chǎn)，工序太多的話，生產(chǎn)效率太低，需要花費(fèi)大量的人力及財(cái)力投資在模具的設(shè)計(jì)與加工上，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)不利。
方案二優(yōu)點(diǎn)：工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，便于操作。方案二缺點(diǎn)：級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)周期長且成本高，同時(shí)要經(jīng)過多次定位和變形，產(chǎn)生的積累誤差大，因而沖裁件精度較低。從提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效益考慮可以設(shè)計(jì)這樣一套級(jí)進(jìn)模具。
方案三優(yōu)點(diǎn)：模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，易于模具的設(shè)計(jì)和加工，工件各部分的形狀及尺寸都能得到保證，定位準(zhǔn)確，且投產(chǎn)快，同時(shí)考慮到了在拉深翻邊和縮口工序中會(huì)對(duì)側(cè)孔產(chǎn)生變形。缺點(diǎn)：模具數(shù)量多，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了成本。
綜上所述，采用方案二來設(shè)計(jì)模具。因?yàn)榇蚧饳C(jī)金屬外殼的加工是一套傳統(tǒng)的沖壓成型工藝，設(shè)計(jì)成復(fù)合模模具數(shù)量較多，需要的工人數(shù)量較多工人勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，占用的面積也較大。方案二能極大地提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)成本，能讓企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。
2.2.2工藝流程確定
通過以上工藝分析，確定工藝流程如下圖2-2所示。
圖2-2 沖壓工藝設(shè)計(jì)流程
3 工藝參數(shù)的計(jì)算
3.1 毛坯的尺寸計(jì)算
工件毛坯展開圖：
圖3-1 工件毛坯展開圖
毛坯展開尺寸計(jì)算
按幾何運(yùn)算原則，用解析法求該工件尺寸，無彎曲部分直接測(cè)量。有兩個(gè)一次彎兩個(gè)叫的彎曲和一個(gè)接近直角角度的彎曲，它們的測(cè)量尺寸分別代入計(jì)算如下：U形彎曲的計(jì)算公式為L=a+b+c+0.6t算出工件寬度L=24mm N=22 mm
接近直角度角彎曲展開尺寸計(jì)算代入公式得：
（3-1）
=43.
（3-2）
=699
（3-3）
=685
則圓孔毛坯展開尺寸D==17.8mm
查表得的修邊余量Δh=2
則
3.2 沖裁排樣及材料利用率的計(jì)算
排樣時(shí)工件之間，以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便于送料。搭邊是廢料．從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。圖中的細(xì)實(shí)線表示零件對(duì)排時(shí)的輪廓線，有陰影線的粗實(shí)線表示選定了的沖孔與落料的粗實(shí)線表示落料后留在條料的的輪廓。
排樣草圖號(hào)不畫到正式模具圖上，卻對(duì)設(shè)計(jì)過程很有用途，排樣草圖可以畫得隨便一些，簡(jiǎn)略些，例如忽略零件輪廓的小圓弧，小缺口等，以簡(jiǎn)化撩樣圖的繪制過程 并不影響分析與計(jì)算的結(jié)果。
3.2.1 計(jì)算步距
參照《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》確定搭邊值a=4.0mm a1=1.5mm
步距尺寸按工件送料方向最大尺寸與縱搭邊之和計(jì)算，級(jí)進(jìn)進(jìn)料步距為S0=12+4=16mm.
3.2.2 計(jì)算條料寬度
在排樣圖確定之后，便可以計(jì)算條料的寬度，以便決定下料的尺寸及公差。我們先選擇無橫搭邊排樣的條料寬度。
按《沖壓工藝模具與設(shè)計(jì)》書56頁2-10圖a1=1.5mm，62頁2-12圖查剪板機(jī)下料公差Δ=0.6mm.63頁2-13、2-14圖b1=1.5mm，C1= 0.2mm ,C2=0.1mm.
無側(cè)刃裝置時(shí)的條料寬度為了保證有足夠的搭邊，
條料寬度應(yīng)按下式計(jì)算：條料寬度：b=17+2a1=17+2×1.5=20mm
3.2.3 計(jì)算材料利用率
一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為材料利率。由于板料沖裁時(shí)板厚一定的，所以材料利用率可用面積之比，即一段條料的有效面積與這段條料的面積之比，來代替重量之比。
同一個(gè)工件，排樣不同時(shí)，材料利用率也會(huì)不同，材料利用率越高者越省料因此，材料利用率是判斷排樣是否經(jīng)濟(jì)的重要參數(shù)。但材料利用率并不是選擇排樣的唯一標(biāo)準(zhǔn)。一般按下述原則選擇；對(duì)天銅板等較貴重材料，特別是在生產(chǎn)最較大時(shí)，應(yīng)盡量選擇材料利用率較高的排樣。如果某種排樣比其它排樣的材料利用率提高不到5%，且使模具復(fù)雜化時(shí)，那么這種排樣是不可取的。而在生產(chǎn)量小時(shí)，則應(yīng)盡可能選擇比較簡(jiǎn)單的排樣，以便使模具容易制造。
由于工件橫向尺寸較小可按下式計(jì)算一個(gè)步距的材料利用率工件毛坯較大，考慮到操作方便，采用單排。
查有關(guān)表得搭邊值： a1=1.5 a2=2，
進(jìn)距：s=16+ a2=14+2=16
條料寬度：b=17+2a1=17+2×1.5=20mm
板料規(guī)格擬選用：卷料規(guī)格 采用卷料:
板的利用率：η=×100%=70.2%
由于此工件毛坯形狀不規(guī)則采用縱裁排樣此排樣方式的利用率高，故采用進(jìn)行縱裁排樣（排樣圖見圖3-1）
圖3-2 沖裁件排樣圖
3.3各部分工藝力的計(jì)算
3.3.1 沖裁壓力的計(jì)算
沖裁壓力是沖裁力、卸料力、推件力和頂料力的總稱。
1.沖裁力的計(jì)算
由于模具為平刃口模具沖裁，落料力作為純剪切進(jìn)行計(jì)算，其沖裁力為：
式中，L：沖裁件輪廓周長；
t：材料厚度；
τ：材料抗剪強(qiáng)度
而在實(shí)際選擇設(shè)備時(shí)，為了設(shè)備安全起見，常取1.3左右的安全系數(shù)，故
（3-4）
由相關(guān)資料可查出，熱軋鋼材料的為350Mpa。針對(duì)本沖裁件，沖裁力包括落料力和沖孔力，現(xiàn)分別計(jì)算如下：
落料力：
（3-5）
==161.32(KN)
沖孔力：
沖φ2導(dǎo)正孔：
==27.6(KN)
沖長圓孔：
==8.9(KN)
2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
卸料力： （3-6）
推件力： （3-7）
頂件力： （3-8）
根據(jù)手冊(cè)可查出式中各系數(shù)，分別?。海?.03，＝0.05，本次設(shè)計(jì)沖壓模具沒采用頂件裝置，故無頂件力，不必計(jì)算。計(jì)算沖孔的推件力時(shí)，n為留在凹模洞口處的沖裁件件數(shù)，（式中，h為凹模直刃口高度，t為板料厚度）。因此，根據(jù)本課題情況，各力計(jì)算如下：
落料時(shí)的卸料力：
（3-9）
==4.84(KN)
沖孔時(shí)的推件力：
（3-10）
==5.5(KN)
3．彎曲模彎曲力計(jì)算：
查表得知：彎曲系數(shù)A=0.688;安全系數(shù)C=1.13；彎曲線長度B=2.71
(1) 第一次彎曲力
F=2.4Btσb A C =2.4×2.71×0.8×350×0.688×1.13=1.4(KN) （3-11）
(2) 第二次彎曲力
F= Ltσb/3 =1567.3N。F壓料力=F/3=0.5(KN) （3-12）
(3) 落制件
F=Ltσb=6.7(KN) （3-13）
(4) 切斷載體
F=Ltσb=( 0.95+3) ×0.8×350=1106N,由以上各項(xiàng)相加的總沖裁力:
計(jì)算 （3-14）
壓力機(jī)所需的總沖壓力的計(jì)算
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的模具結(jié)構(gòu)，壓力機(jī)所需的總沖壓力為：
4 主要工作部分尺寸計(jì)算
主要工作部分尺寸包括模具的凹模，凸模。由于工件為打火機(jī)金屬外殼，尺寸精度要求不高，可按IT14計(jì)算。常用的計(jì)算刃口尺寸方法有兩種：一是凸模與凹模分別注出各自的基本尺寸及其公差，簡(jiǎn)稱為公差法制模；二是只有基準(zhǔn)件（落料時(shí)為凹模，沖孔時(shí)為凸模）注出基本尺寸及其制造公差，而配作件（落料時(shí)為凸模、沖孔時(shí)為凹模）則只注與基準(zhǔn)件相同的基本尺寸，不注公差，在技術(shù)要求中注明配作時(shí)應(yīng)達(dá)到的合理沖裁間隙值Zmin，簡(jiǎn)稱配作法制模。在這里我們就按配作法去計(jì)算， 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。凸模刃口尺寸不需要計(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“刃口尺寸按凹模實(shí)際尺寸配作，保證單邊間隙為Zmin/2”。沖孔時(shí)，則只計(jì)算中心凸模刃口尺寸， 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“刃口尺寸按凸模實(shí)際尺寸配作，保證單邊間隙為Zmin/2。
應(yīng)注意到，凸模與凹模刃口尺寸的制造公差影響沖裁間隙值的大小。所以，刃口尺寸的計(jì)算與處理既要保證沖出合格的工件，又要保證合理的沖裁間隙值。異形凸模和凹?？刹捎梅珠_加工。因?yàn)楸炯?jí)進(jìn)模具的凸，凹模刃口很多，僅計(jì)算部分。
4.1預(yù)切斷凸 、凹模的刃口尺寸
對(duì)5.5的凹、凸模的制造公差查表可得：
==0.020mm
預(yù)切斷刃口雙面間隙：
=0.10mm =0.14mm
由于，故采用凹模與凸模配合加工方法。查表得x=0.5。由：
=
式中： x = 0.5,由《沖壓手冊(cè)》表2-30查得，
Cmin = 0.07，由《沖壓手冊(cè)》表2-25查得，表查得Cmax = 0.1）
δ = 1/4 = 0.006
凹凸模雙面間隙：
4.2 沖孔凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算
（1）沖孔件按未注公差尺寸的極限偏差考慮，并標(biāo)注內(nèi)形尺寸。對(duì)于長圓孔的凹、凸模的制造公差查表可得：
==0.020mm
沖裁模刃口雙面間隙：
=0.10mm =0.13mm
由于，故采用凹模與凸模配合加工方法。查表得x=0.5。則：
==3.715
=（3.5+0.13）=
（2）對(duì)長圓孔4的凹、凸模的制造公差查表可得：
==0.020mm
沖裁模刃口雙面間隙：
=0.10mm =0.13mm
由于，故采用凹模與凸模配合加工方法。查表得x=0.5。則：
==4.215
=（4+0.13）=
（3）對(duì)φ2導(dǎo)正孔的凹、凸模的制造公差查表可得：
==0.020mm
沖裁模刃口雙面間隙：
=0.10mm =0.13mm
由于，故采用凹模與凸模配合加工方法。查表得x=0.5。則：
==2.215
=（2+0.13）=
式中： x = 0.5,由《沖壓手冊(cè)》表2-30查得，
Cmin = 0.07，由《沖壓手冊(cè)》表2-25查得，表查得Cmax = 0.1）
δ = 1/4△ = 0.021
凹凸模雙面間隙：
4.3 沖孔，彎曲凸模高度的確定
L=h1+h2+h3+h
其中：h1為凸模固定板厚度，一般為凸模高度的40%左右，計(jì)算取為30㎜。
h2為卸料板的厚度，查課本P23頁一般為6～12 ㎜，取為10㎜。
h為彈性橡膠體的厚度，本次設(shè)計(jì)取15mm
h為附加長度，包括修模余量和安全長度，取3㎜。
綜上 ，則：L=30+15+10+3
故：L=58㎜
即凸模的長度為58㎜，具體長度根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整后再確定。
4.4 沖長圓孔凸模的強(qiáng)度和剛度校核
沖長圓孔凸模比較細(xì)長，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因沖孔凸模直徑很小，所以應(yīng)對(duì)凸模進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，檢查危險(xiǎn)斷面尺寸和自由長度是否滿足強(qiáng)度要求：
（1） 凸模強(qiáng)度校核
凸模正常工作的條件是其刃口斷面承受的軸向壓應(yīng)力不應(yīng)超過模具材料的許用壓應(yīng)力既
式中：--凸模刃口端面承受的壓應(yīng)力 --作用在凸模端面上的總沖壓力
S—凸模刃口端面面積 []—模具鋼的許用壓應(yīng)力
由于是長圓孔凸模且計(jì)算推件力則：
d （4-1）
代入數(shù)據(jù)得=
最小凸模直徑3.5mm>1.97mm,故滿足強(qiáng)度要求。
（2） 凸模抗壓失穩(wěn)校核（剛度校核）
細(xì)長凸?？箟菏Х€(wěn)條件，可用壓桿失穩(wěn)的歐拉公式確定求壓桿失穩(wěn)臨界載荷F的歐拉公式為： （4-2）
式中：F--壓桿凸模失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 l--臨界載荷狀態(tài)壓桿的許用長度
E—彈性模數(shù) J—凸模最小斷面的慣性矩，圓形凸模，J=
--與支撐情況有關(guān)的長度系數(shù)
系數(shù)K，令：
由此推導(dǎo)出許用長度= （4-3）
本次設(shè)計(jì)細(xì)長凸模由彈壓卸料板導(dǎo)向，可視為兩端鉸支，=1，代入數(shù)據(jù)得
==
本次設(shè)計(jì)長圓孔凸模長度采用58mm，故滿足剛度要求。
4.5 凸凹模的結(jié)構(gòu)選擇設(shè)計(jì)
本套模具凸凹模均采用Cr12，這種鋼有高淬透性，且有較高的韌性，淬火時(shí)體積變化最小，因此，可用來制造斷面較大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受較大沖擊負(fù)荷的各種模具和工具，適用于制造沖裁凸、凹模。
外形沖裁凸模，彎曲凸模，參照J(rèn)B/T8057.2-1995 B型圓凸模設(shè)計(jì)。
該模具為連續(xù)沖裁模，凹模采用螺釘固定。凸凹模的外刃口尺寸按凹模尺寸配置，并保證雙邊間隙0.10~0.13mm。凸凹模工作面的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。因此從強(qiáng)度方法考慮，其壁厚應(yīng)受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具采用正狀結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時(shí)，若內(nèi)孔為直通形刃口形式，且采用下漏料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)大些。不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚應(yīng)達(dá)到模具總裝配的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際選擇。
5 其他零件設(shè)計(jì)
5.1 模架的選用
模架由上下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成。模架是模具的主體結(jié)構(gòu)，模具的全部零件都固定在它上面，并承受沖壓過程的全部載荷。模具的上下模之間靠模架的導(dǎo)向裝置來保持其精確位置，以引導(dǎo)凸模的運(yùn)動(dòng)，保證沖裁過程中間隙均勻。選擇模架結(jié)構(gòu)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)出件方式，材料送進(jìn)方向以及操作是否方便等堿性綜合考慮。
根據(jù)落料凹模的周界尺寸，查閱使用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，同時(shí)為了安裝方便，選擇模架尺寸時(shí)要從凹模的輪廓尺寸來考慮，一般長度及寬度上模架都應(yīng)該比凹模大還要注意模架與壓力機(jī)的關(guān)系本次設(shè)計(jì)采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架.按資料中的選用則上模座為220×160×45㎜，下模座為220×160×45㎜的規(guī)格，其他結(jié)構(gòu)的尺寸值不變。顯然可以放下該模座，且最大閉合高度也滿足要求，因此所選壓力機(jī)符合要求。
5.2 定位裝置
冷沖壓加工條料或坯件在沖模內(nèi)應(yīng)處于正確的位置，稱為定位。定位應(yīng)符合6點(diǎn)定位原則。定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出合格的制件，根據(jù)毛壞和模具不同的特點(diǎn)，必須采用不同形式的定位裝置，沖模中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導(dǎo)料銷，側(cè)壓板等。
對(duì)于帶有彈壓卸料板的落料沖孔模，若采用活動(dòng)擋料銷，在沖件時(shí)活動(dòng)擋料銷隨凸模的下行而壓入孔內(nèi)，工作方便，但是要求彈壓卸料板較厚，對(duì)于彈壓卸料板較薄的板料，如果采用固定擋料銷的形式，在凹模的相應(yīng)位置留出空間，同時(shí)滿足沖件要求，而且經(jīng)濟(jì)性好。
5.2.1 定位的基本形式
(一) 導(dǎo)向定位
條料在導(dǎo)料銷之間送進(jìn)，可保證送料方向正確。但實(shí)際上導(dǎo)料銷起作用，加上凹模面定位作用。因此屬于不完全定位。送料方向上再加上限位點(diǎn)，且該點(diǎn)不在導(dǎo)料銷連線上，才能達(dá)到完全定位。
(二) 接觸定位
當(dāng)條料同時(shí)接觸兩個(gè)導(dǎo)料銷和個(gè)擋料銷時(shí),便可達(dá)到完全定位.
(三) 形狀定位
形狀定位是單件坯料的定位，常見的是利用坯料的外形定位，坯料由6個(gè)定位銷限位，只要坯料同時(shí)接觸其中4個(gè)定位銷，便可起到定位作用。實(shí)際上坯料難免與定位之間有間隙。因此，形狀定位的精度低于接觸定位。如果坯料較大且中間有非圓形孔,也可利用內(nèi)形定位，根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)形式我們采用接觸定位較好上些。
5.2.2 條料橫向定位裝置
條料橫向定位也稱為導(dǎo)料，主要作用是保證條料的橫向搭邊值。由于該模具結(jié)構(gòu)為連續(xù)模所以條料的橫向定位使用導(dǎo)正銷，而不用導(dǎo)料板。導(dǎo)正銷有固定式和彈頂式兩種基本類型，前者多用于順裝式復(fù)合模。后者多用于倒裝式復(fù)合模，這是從凹模強(qiáng)度考慮的。所以選擇固定式導(dǎo)正銷。
設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)料銷的中心距盡可能取大一些，以便于送料，并有利于防止條料偏斜。兩個(gè)導(dǎo)料銷應(yīng)置于近入一側(cè)，以利于安全操作。
設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)導(dǎo)料銷的中心距應(yīng)盡可能取大一些，以便于送料，并有利于防止條料偏斜。兩個(gè)導(dǎo)料銷應(yīng)置于近人一鍘，以利于安全操作，采用導(dǎo)正銷的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)條料寬度沒有嚴(yán)格要求，且可使用邊角料。
5.2.3 條料的縱向定位裝置
條注縱向定位也稱為擋料。在落料與復(fù)合模中，擋料的主要作用是保證縱向橫向搭邊值，而在級(jí)進(jìn)沖裁模中，還將影響制件的形位尺寸精度，因此要求更高。它有固定擋料銷，活動(dòng)擋料銷，回帶式擋料裝置，始用擋料裝置，側(cè)刃與側(cè)刃擋塊，導(dǎo)正銷幾種。
因?yàn)楣潭〒趿箱N主要用在順裝復(fù)合模上。固定擋料銷在凹模型孔一側(cè)，利用落料以后的廢料孔進(jìn)行擋料，控制送料距離，簡(jiǎn)稱定距。B型用于廢料孔較窄時(shí)擋料較方便，但應(yīng)用不多，一般都采用A型。
固定擋料銷設(shè)置在近凹模刃口處為推式擋料，設(shè)置在遠(yuǎn)離凹模刃口處為拉式擋料。推式擋料的擋料銷孔離凹模刃口較近，損害凹模強(qiáng)度。拉式擋料可克服這一缺點(diǎn)，沖厚料時(shí)可考慮采用。但在落料縱向尺寸較大時(shí)，將使凹模長度乃至整個(gè)模具尺寸都增大。因此，應(yīng)用并不多。采用擋料銷定距時(shí)，每次送料均需將條料抬起，因此只能單沖，不便連沖，生產(chǎn)效率較低，拉式擋料更是如此。
5.2.4定位銷
在單工序沖壓加工中，加工前的工序件可以是剪床下料或落料模落料的平板毛坯，也可以是各種成形加工的立體工件。這咱工序件在模具中常用定位板或定位銷進(jìn)行定位，屬于形狀定位。
定位銷用于平板坯料或立體成形工序件上有兩個(gè)定位銷孔時(shí)的定位，用于外形定位時(shí)，可代替外形定位。
設(shè)計(jì)時(shí)，定位銷與工序件之間的配合一般可取H9/h8。制造時(shí)，常以工序件為基準(zhǔn)修配得到。定位精度要求不高時(shí)，可將雙邊間隙值放大至0.1～0.2mm。定位銷的工作高度h值與板料厚度有關(guān)，可查《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表2-24選取。每塊定位板要用兩個(gè)銷子定位，至少一個(gè)螺釘固定。定位板的定位面不宜過大，以便取放工件方便、安全。需多道工序件完成的工件，定位基準(zhǔn)應(yīng)是同一的，以減少定位誤差。
5.3卸料裝置
卸料裝置的功用是在一次沖裁結(jié)束之后，將條料或工序件與落料凸?；驔_孔凸模脫離，以便進(jìn)行下一次沖裁。因?yàn)槟＞卟捎玫南鲁黾姆绞?，所以不需要設(shè)計(jì)推件裝置。
卸料裝置有固定卸料裝置，彈壓卸料裝置，由于沖薄料且工件平整，采用彈壓卸料裝置較方便，且裝在模具的上模。
5.4 彈壓卸料板的設(shè)計(jì)
因在有導(dǎo)向的模具中，沖裁時(shí)彈壓卸料板應(yīng)壓緊板料，因此彈壓卸料板制成臺(tái)階形。
臺(tái)階寬度B1,= B1-(0.2～0.4)=61.71-(0.2～0.4)=61.51～61.31。
臺(tái)階高度取h1=h-t+(0.5～1)=8-1.5+(0.5～1)=7～7.5
彈壓卸料板的型孔與凸模之間應(yīng)有合適的間隙，為滿足卸料要求，只要單板間隙小于板厚，彈壓卸料板有精確導(dǎo)向時(shí)，其型孔與凸模取H7/h6的配合。
5.5 彈性元件的選用與計(jì)算
因?yàn)橄鹉z塊作為彈性元件，具有承受負(fù)荷大、安全及安裝調(diào)整方便，所以選用橡膠作為彈性元件。
a.橡膠塊品種的選擇
選用硬度為邵氏70～80A的聚氨酯橡膠為彈性元件,由于其性能比合成橡膠優(yōu)異，不僅可獲得較大的壓力，而且可延長其使用壽命。模具國標(biāo)GB2867.9-81專門規(guī)定了聚氨酯彈性體的規(guī)格與尺寸,為中心帶孔的圓柱體,選用十分方便.
b.橡膠塊高度的確定
橡膠塊高度H=hg/(εj-εy)=2.2/（20%-10%）=22mm (
H—橡膠塊自由狀態(tài)下的高度(mm);
εj ---橡膠塊極限壓縮率.因?yàn)槿〉氖窍鹉z是邵氏70-80A我聚氨酯橡膠,則應(yīng)取εj≤19%.硬度越高, εj 值越小.
hg ----橡膠塊工作壓縮量
c.橡膠塊截面尺寸的計(jì)算
根據(jù)公式A=F/Fq,查表取Fq=5.6Mpa
A=109424/2.5=43769.6mm2
圖5-2 聚氨酯橡膠
D=32mm d=10.5mm H=25mm D1=42mm JB/T 7650.9-1995
5.6 定位零件
本副模具采用兩個(gè)導(dǎo)正銷導(dǎo)向送料，為使條料順利通過導(dǎo)正銷的間隙，在計(jì)算排樣尺寸圖時(shí)一并算出，此處不在敘述。結(jié)構(gòu)和規(guī)格與擋料銷相同。同時(shí)在本副模具中采用固定擋料銷來限制條料的送近步距，使用圓形擋料銷，規(guī)格為Φ6×10。該結(jié)構(gòu)的擋料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，使用方便，適用于固定卸料板及手工送料的冷沖模結(jié)構(gòu)。
5.7沖模的導(dǎo)向
沖模工作時(shí)，除了由壓力機(jī)滑塊對(duì)上模與下模進(jìn)行導(dǎo)向以外,還可單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)向裝置進(jìn)行導(dǎo)向，其主要作用如下:
1. 模具在壓力機(jī)上安裝調(diào)整比較方便。
2. 沖制的工件質(zhì)量穩(wěn)定，沖裁間隙始終保持一致而不易發(fā)生變化，因此工件有較好的互換性。
3. 沖模不易損壞，故模具壽命比無導(dǎo)向沖模高。
模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可分為導(dǎo)板導(dǎo)向和模架導(dǎo)向。由于導(dǎo)板導(dǎo)向凸模要有兼作導(dǎo)向作用，其截面尺寸不能太小，以免受側(cè)向力而折斷，其截面也不宜太復(fù)雜。其次，由于使用中不允許凸模志導(dǎo)板脫離，選用壓力楊也受到了限制。只能使用行程可調(diào)沖床。而采用模架進(jìn)行導(dǎo)向，不僅能保證上、下模的導(dǎo)向精度，而且能提高模具的剛性、延長模具的使用壽命、使沖裁件的質(zhì)量比較穩(wěn)定、使模具的安裝調(diào)整比較容易。
因此分析可選擇模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用模架導(dǎo)向比較好，選用的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是一種比較特殊的彈壓導(dǎo)板式模架，彈壓導(dǎo)板除具有彈壓卸料板壓料及卸料功能外，還能對(duì)凸模進(jìn)行導(dǎo)向。根據(jù)導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向的簡(jiǎn)易程度選擇滑動(dòng)導(dǎo)向模架比較好，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單為了保證使用中的安全性與可靠性，設(shè)計(jì)與裝配模具時(shí)，還應(yīng)注意下列事項(xiàng)：當(dāng)模具處于閉合位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模座的上平面應(yīng)留10～15mm的距離；導(dǎo)柱下端面與下模座下平面應(yīng)留2～5mm的距離。導(dǎo)套與上模座上平面應(yīng)留還小于3mm。
導(dǎo)柱(B型導(dǎo)柱)
圖5-5 B型導(dǎo)柱
d=42 d1=42 L=280 l=35
5.8固定與連接零件
采用固定板將凸凹模固定在上模座上，固定板與凸凹模之間采用階梯固定的形式。固定板與上模座之間采用內(nèi)六角螺釘與圓柱銷來連接和定位，螺釘尺寸與圓柱銷尺寸根據(jù)被連接的兩部分零件厚度來確定。此外，由于本副模具的尺寸所需沖裁力較大，因此采用墊板的結(jié)構(gòu)。固定板用于中、小型凸?；虬寄９潭ㄔ谀Ｗ?，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸、凹模安裝孔外，還應(yīng)考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%~80%。固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6）。壓裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。
5.9 卸料與推（頂）件裝置
由于板料厚度為很薄故要采用彈壓卸料板結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卸料力小，用于板料厚度較薄的情況彈壓卸料板，卸料板不僅起卸料的作用，還起到壓料的作用，卸料板的型孔與凸模的單面間隙為0.5㎜，厚度為10㎜。
5.10 凸模固定板
凸模固定板的外形與尺寸通常與凹模板相同，厚度為凹模板厚度的0.8～1倍。在此采用環(huán)氧樹脂及膠粘法固定的凸模，則型孔尺寸按相對(duì)相應(yīng)凸模尺寸適應(yīng)放大周邊間隙來確定。固定板用于中、小型凸?；虬寄９潭ㄔ谀Ｗ?，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸、凹模安裝孔外，還應(yīng)考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%~80%。固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6）。壓裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。
5.11 墊板
墊板主要用于直接承受和擴(kuò)散凸、凹模傳來的壓力，以降低模座所收的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響模具正常工作。模具是否用墊板，根據(jù)模座承受壓力大來確定墊板的采用與厚度：是否采用墊板ó=F/A=450Mpa查表得鑄鐵模板的[ó]=90-140Mpa ,因此須采用墊板。
在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板，可提高模具的使用壽命，墊板的平面形狀與尺寸與固定板相同，可適當(dāng)增大墊板的厚度其厚度一般取 6～10mm，墊板厚度取8mm。墊板上穿過連接螺釘、卸料螺釘和定位銷處要鉆通孔，直徑應(yīng)比相應(yīng)件的直徑增大0.5-1mm。注意，銷孔是在預(yù)裝模具時(shí)調(diào)整好沖裁間隙后，同模座和固定板一起經(jīng)鉆孔、鉸孔加工出來的，板淬火前應(yīng)將穿銷孔擴(kuò)大，免墊板淬火變形后難以打入銷釘。
5.12 緊固件
沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘。受力較大的連接螺釘一般都采用內(nèi)六角螺釘，是用45號(hào)鋼制造，淬火達(dá)35-40HRC，此可承受較大的拉應(yīng)力。力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，一般不用半球頭螺釘或沉頭螺釘。者一字槽容易擰壞,后者裝配時(shí)不便調(diào)整，定位銷采用普通圓柱銷，以承受一定的切應(yīng)力。
6.壓力機(jī)的選擇
6.1 壓力機(jī)的初步選用
沖壓工作是將沖壓模具安裝在沖壓設(shè)備上主要是壓力機(jī)上進(jìn)行的，因而模具的設(shè)計(jì)要與沖壓設(shè)備的類型和主要規(guī)格相匹配，否則不能工作，正確選擇沖壓設(shè)備，關(guān)系到設(shè)備的安全使用，沖壓工藝的順利實(shí)施及沖壓件的質(zhì)量生產(chǎn)效率和模具壽命一系列重要問題。
綜上計(jì)算所知，因?yàn)檫x用的是彈性卸料結(jié)構(gòu),所以總壓力F總為各力的總和，其中包括卸料力.故
在考慮各因素后，取一安全系數(shù)0.7左右，所以必須選用500KN的公稱壓力機(jī).則根據(jù)所需總壓力初選公稱壓力為500KN的開式壓力機(jī)。（參看《沖壓手冊(cè)》相關(guān)章節(jié)543頁。壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示
表6-1 壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
公稱壓力
滑塊行程/㎜
行程次數(shù)/min-1
最大閉合高度/㎜
500
100
100
500
封高度調(diào)節(jié)量
㎜
工作臺(tái)
模柄孔尺寸
前后㎜
左右㎜
直徑㎜
深 度
㎜
80
450
560
50
70
7. 部分零件加工工藝過程
7.1 下模座的工藝分析
首先確定毛胚：下模座毛胚采用Q235成型，加工工藝如表7-1所示。
表7-1 下模座加工工藝卡
工藝過程卡
零件名稱
下模座
序號(hào)
00-3
材料
Q235
數(shù)量
1
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
215mm×160mm×25mm
2
銑削
銑削六面達(dá)到220×169×28mm,互為直角
銑床
3
鉗工劃線
劃出個(gè)孔位置，型孔輪廓線
4
鉆削
加工螺紋底孔，并進(jìn)行攻絲，鉆導(dǎo)柱孔，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
鉆床
5
加工工件外形輪廓孔
線切割
線切割機(jī)
6
磨削
磨削上下平面，保證尺寸30mm及平行度0.05。
磨床
7
倒角
四角倒成R10圓角
8
鉗工精修
9
檢驗(yàn)
7.2固定板工藝分析
首先確定毛胚：固定板毛胚采用45#成型，加工工藝如表7-3所示。
表7-2 固定板的加工工藝卡
工藝過程卡
毛坯尺寸
98mm×95mm×15mm
數(shù)
量
1
零件名稱
墊板
序號(hào)
8
材料
45
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
105mm×1001mm×20mm
2
銑削
銑外輪廓，留磨削量0.20mm，
保證上下平面的平行度
銑床
3
鉗工劃線
劃出各孔位置線
4
鉆削
按位置進(jìn)行鉆削螺紋底孔攻絲和Φ10的孔，達(dá)到要求。
鉆床
5
銑削
銑出凹模外形孔打設(shè)計(jì)要求
銑床
6
熱處理
按熱處理工藝進(jìn)行，硬度HBC58-61
7
磨削
磨外輪廓，滿足上下平面的平行度0.05的要求，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求
磨床
8
鉗工精修
9
檢驗(yàn)
7.3卸料板工藝分析
首先確定毛胚：卸料板毛胚采用45#成型，加工工藝如表7-4所示。
表7-3 卸料板的加工工藝卡
工藝過程卡
毛坯尺寸
100mm×95mm×15mm
數(shù)
量
1
零件名稱
墊板
序號(hào)
8
材料
45
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
110mm×100mm×20mm
2
銑削
銑外輪廓，留磨削量0.20mm，
保證上下平面的平行度
銑床
3
鉗工劃線
劃出各孔位置線
4
鉆削
按位置進(jìn)行鉆削螺紋底孔攻絲和Φ10的孔，達(dá)到要求。
鉆床
5
銑削
銑出凹模外形孔打設(shè)計(jì)要求
銑床
6
熱處理
按熱處理工藝進(jìn)行，硬度HBC58-61
7
磨削
磨外輪廓，滿足上下平面的平行度0.05的要求，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求
磨床
8 模具的裝配和使用
8.1 模具的裝配注意事項(xiàng)
1.裝配時(shí)應(yīng)保證凸、凹模之間的間隙均勻一致，配合間隙符合設(shè)計(jì)要求，不允許采用使凸，凹模變形的方法來修正間隙。
2.推料、卸料機(jī)構(gòu)必須靈活，卸料板或推件器在沖模開啟狀態(tài)時(shí)，一般應(yīng)突出凸凹模表面0.5～1mm.
3.當(dāng)采用機(jī)械方法聯(lián)接硬質(zhì)合金零件時(shí)，連接表面的表面粗糙參數(shù)Ra值為0。8μm。
4.各接合面保證密合。
5.落料、沖孔時(shí)凹模刃口高度，按設(shè)計(jì)要求制造，其漏料孔應(yīng)保證暢通，一般應(yīng)比刃口大0.2～2mm.
6.沖模所有活動(dòng)部分的移動(dòng)應(yīng)平衡靈活，無滯止現(xiàn)象，滑塊、楔塊在固定滑動(dòng)面移動(dòng)時(shí)，其最小接觸面積不少于其面積的2/4。
7.各緊固用的螺釘、鎖釘不得松動(dòng)，并保證螺釘和銷釘?shù)亩嗣娌煌怀錾舷履Ｗ矫妗?
8.凸模的垂直度必須在凸凹模間隙值的允許范圍內(nèi)，推薦數(shù)據(jù)如下表1-1：
9.沖模的裝配必須符合模具裝配圖、明細(xì)表及技術(shù)條件的規(guī)定
10.凸模、凸凹模等與固定板的配合一般按H7/n6或H7/m6，保證工作穩(wěn)定可靠。
11.在保證使用可靠的前提下，凸模、凹模、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等零件的固定可采用性能良好并穩(wěn)定的粘結(jié)材料澆注固定。
對(duì)于導(dǎo)柱連續(xù)模裝配，應(yīng)以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)件。先將裝有凸凹模的固定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定的模座的相應(yīng)位置上；再按凸凹模的內(nèi)形裝配、調(diào)整沖孔凸模固定板的相對(duì)位置，使沖孔凸、凹模間的間隙趨于均勻，用螺釘固定；然后再以凸凹模的外形為基準(zhǔn)，裝配、調(diào)整落料凹模相對(duì)凸凹模的位置，調(diào)整間隙，用螺釘固定，再安裝其它的零件。
安裝順序：
1、組件裝配：模架的組裝，模柄的裝入，凸模及凸凹模在固定板上的組裝
2、總裝配：先裝上模，再以上模為基準(zhǔn)裝下模
3、調(diào)整凸凹模的間隙
4、安裝其它輔助零件和檢查試件
8.2模具的使用
1．沖模應(yīng)安裝在相應(yīng)精度等級(jí)的壓力機(jī)上，并使用專用工具將其緊固，選用壓力機(jī)的公稱必須符合設(shè)計(jì)要求。若無相應(yīng)的壓力機(jī)，其公稱壓力應(yīng)超過計(jì)算力的30%
2．沖壓前，沖制的材料應(yīng)擦拭干凈。
3．沖模的工作部分應(yīng)經(jīng)常刃磨或拋光，在刃磨時(shí)，刃磨量不應(yīng)超過刃口的變純半徑；拋光時(shí)：拋光量≤0.01mm。
4．在壓力機(jī)上同時(shí)安裝若干副沖模時(shí)，各沖模的閉合高度不能相差過大：當(dāng)只安裝沖裁?；驔_裁模和一副成形模時(shí)，其閉合高度之差≤1mm。
5．沖模安裝在墊板上，墊板間的距離尺寸可比沖模模座上的開孔尺寸大，但不超過20%。
6．當(dāng)從沖模上將條料送入，送出時(shí)，應(yīng)避免沖切外形不完整的沖件。
所需沖裁力較大，因此采用墊板的結(jié)構(gòu)。
8.3模具壓力中心的設(shè)計(jì)與計(jì)算
由于落料，拉深和沖預(yù)制孔的凸，凹模形狀均為對(duì)稱性形狀，因此其壓力中心均為其各自的幾何形心，故以模座中心為原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，則落料和彎曲的壓力中心均在原點(diǎn)上。
8.4 確定裝配基準(zhǔn)
應(yīng)以沖材銷孔、導(dǎo)柱為裝配基準(zhǔn)件。沖裁模具材料的選取：
可查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表8-8和8-9：
墊板、凸模固定板、凹模固定板的材料的45鋼，熱處理硬度為HRC43-48。沖裁模的常用配合：
1、H7/h6的間隙定位配合，導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合。
2、H7/r6的過盈配合，用于較高的定位，凸模與固定板的配合，導(dǎo)套與模座，導(dǎo)套與固定板，模柄與模座的配合。
3、H7/m6的過度配合，能以最好的定位精度滿足零件的剛性和定位要求，凸模的固定導(dǎo)套與模座的固定、導(dǎo)柱與固定板的固定。
9 經(jīng)濟(jì)性分析
隨著改革開放的不斷加深，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，人們?cè)絹碓角逍训囊庾R(shí)到生產(chǎn)成本對(duì)加工可行性的影響，要想在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗只地，只有通過不斷改進(jìn)生產(chǎn)方法提高生產(chǎn)效率一降第生產(chǎn)成本，同時(shí)還得滿足生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品質(zhì)量高、精度高等市場(chǎng)要求。模具加工作為現(xiàn)代機(jī)械加工的基礎(chǔ)，也需要不斷改進(jìn)以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)。
本課題以打火機(jī)金屬外殼為沖壓模具設(shè)計(jì)對(duì)象，通過對(duì)其進(jìn)行冷沖壓工藝分析，設(shè)計(jì)出合理適用的冷沖壓模具。因?yàn)樵摿慵螤顝?fù)雜且曲面多，其沖壓模具設(shè)計(jì)方法有很多，這正是我國沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與國外的差距所在，體現(xiàn)出了沖壓模具設(shè)計(jì)中的較高難度。在設(shè)計(jì)過程中，我盡可能的采用模具標(biāo)準(zhǔn)件，這就在極大的節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間，并在一定程度上了節(jié)省了生產(chǎn)成本。模具凸凹模均采用Cr12鋼，屬于常用模具制造鋼材，易于在市場(chǎng)上購買，能有效控制成本。
因?yàn)榇蚧饳C(jī)金屬外殼的加工是一套傳統(tǒng)的沖壓成型工藝，設(shè)計(jì)成復(fù)合模模具數(shù)量較多，需要的工人數(shù)量較多工人勞動(dòng)強(qiáng)度也較大，占用的面積也較大。設(shè)計(jì)成連續(xù)模便于操作，極大地提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)成本，能讓企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于有利地位。
由于該工件是日常生活中常用的，沒有尺寸公差要求，因此在設(shè)計(jì)模具零件時(shí)，對(duì)于不太重要的零件其尺寸公差沒有過高的技術(shù)要求，有效控制了生產(chǎn)成本。
在沖壓機(jī)械選擇方面，通過設(shè)計(jì)計(jì)算我選擇了普通的四柱柱可傾壓力機(jī)，該類型壓力機(jī)在現(xiàn)在的工廠中應(yīng)用較為普遍，這有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。
綜上所述，相對(duì)于別的沖壓件來說，本模具無論從模具設(shè)計(jì)的難易程度還是從經(jīng)濟(jì)方面考慮都比較好，且生產(chǎn)效率也較高，具有較高的可行性。
10 結(jié) 論
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是圍繞打火機(jī)金屬外殼對(duì)其進(jìn)行冷沖壓工藝分析，并設(shè)計(jì)出該工件冷沖壓模具，繪制出落料沖孔彎曲級(jí)進(jìn)模裝配圖和部分零件圖，同時(shí)對(duì)部分零件進(jìn)行了加工工藝分析。
本課題主要在以下三個(gè)方面的特點(diǎn)：
1.該工件形狀復(fù)雜且尺寸不規(guī)則，這對(duì)模具設(shè)計(jì)和展開排樣提出了較高的要求，因此需要在具體的設(shè)計(jì)過程中采用一些特殊的方法加以解決。本套模具采用彈性卸料裝置并使用卸料桿，減小薄料件的沖壓變形。
2.在整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程中，排樣十分復(fù)雜，特別是彎曲過程，工作面不在同一高度，對(duì)設(shè)計(jì)提出了很高的要求，需要合理的安排工藝，巧妙的設(shè)計(jì)沖模來解決。為了提高才料的利用率，才用雙排排樣的方法，間隔以個(gè)毛坯送料。
3.對(duì)模具的關(guān)鍵件采用加工中心進(jìn)行數(shù)控加工和線切割加工，很好地保證了加工質(zhì)量，從而延