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馬達(dá)支架級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 指導(dǎo)老師：
摘 要：沖壓是指板料經(jīng)分離或成形而得到制件的方法。沖壓利用沖壓模具對(duì)板料進(jìn)行加工。常溫下進(jìn)行的板料沖壓加工稱為冷沖壓。模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是大批生產(chǎn)同形產(chǎn)品的工具，是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備。沖壓模具是模具工業(yè)的重要組成部分，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。近年來，與機(jī)械相關(guān)的各個(gè)行業(yè)都越來越重視模具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，不僅是因?yàn)槟＞咭寻l(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，同時(shí)還因?yàn)槟＞咴诂F(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，模具可保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，而且加工中不破壞產(chǎn)品表面。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，先介紹了馬達(dá)支架的結(jié)構(gòu)，對(duì)其工藝特點(diǎn)進(jìn)行分析，再根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中重點(diǎn)闡述了成形該零件的級(jí)進(jìn)模的排樣設(shè)計(jì)、工位設(shè)計(jì)、模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具凸、凹模設(shè)計(jì)、固定板設(shè)計(jì)及抬頂料裝置、卸料板結(jié)構(gòu)及各零部件材料、熱處理技術(shù)要求等。該模具雖然結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，但加工質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高，適于工廠大批量生產(chǎn)。
設(shè)計(jì)過程中，不可避免的遇到一些困難，但是通過努力最終得以解決。這次設(shè)計(jì)是對(duì)模具設(shè)計(jì)的一次全面實(shí)踐，相信對(duì)未來自己從事的工作一定會(huì)有相當(dāng)大的幫助。
關(guān)鍵詞：沖壓模具，馬達(dá)支架，級(jí)進(jìn)模
The Motor Bracket Design of Progressive Mold
Student: Xiongchen
tutor: Chen Lihang
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha, 410128,China)
Abstract: Stamping is refers to the sheet metal forming by separation or by stamping method. Stamping use of stamping dies for sheet metal processing. Room temperature for sheet metal stamping process called cold stamping. Mould industry is the basis for the development of modern industry, it is mass production tools, products of the same type is the main process equipment in industrial production. Stamping die is an important part of mold industry, mold industry is the basic industry of national economy. In recent years, with mechanical or related industries are pay more and more attention to mold the design and application, not only because the mould has developed into a relatively mature technology, but also because the mold plays more and more important role in modern industry, the mold to ensure the accuracy of the stamping product size, make the product quality is stable, and the processing surface without breaking the product.
In this graduation design, first introduced the structure of the motor bracket, analyzes its technological characteristics, according to the structure characteristics of mould design. Which expounds the forming of the parts of progressive die strip layout design, workstation design, convex, concave die mold overall structure design, mold design, fixed plate design, and carried lifter device, stripper plate structure and each parts material and heat treatment technical requirements, etc. The mold structure is relatively complex, but the processing quality well, high production efficiency, suitable for mass production in factories.
In the design process, will inevitably encounter some difficulties, but through hard work finally settled. This design is a comprehensive practice of mold design,I believe that there is a big help for my job in the future .
Keywords: Stamping mold,The motor bracket, Progressive mold
1 前言
四年的大學(xué)生活即將接近尾聲，進(jìn)行為期兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們感受頗深。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)的一個(gè)系統(tǒng)性的總結(jié)與運(yùn)用，同時(shí)也是一次培養(yǎng)我們分析問題和解決問題的很好的機(jī)會(huì)，而且畢業(yè)設(shè)計(jì)也是大學(xué)教學(xué)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，所以我特別珍惜這一次最后的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，認(rèn)真扎實(shí)的完成所分配給我的設(shè)計(jì)任務(wù)，使大學(xué)最后的幾個(gè)月在學(xué)習(xí)和進(jìn)取中充實(shí)的度過。另外，畢業(yè)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)獨(dú)立思考，開發(fā)思維和協(xié)調(diào)工作的能力，這對(duì)我參加工作后能否盡快地適應(yīng)社會(huì)有很大的幫助。通過這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，提高了以下能力：
a、綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立分析和解決設(shè)計(jì)問題的能力；
b、熟練運(yùn)用基本技能，包括繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、翻譯、查閱文獻(xiàn)等等的能力；實(shí)驗(yàn)研究的能力；撰寫科技論文和技術(shù)報(bào)告，正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語言闡述理論和技術(shù)問題的能力：
c、收集加工各種信息的能力，獲取知識(shí)的能力；
d、創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)。
本次設(shè)計(jì)的課題是模具設(shè)計(jì)，具體是設(shè)計(jì)卡板的大批量生產(chǎn)用模具。由于卡板屬于小制件產(chǎn)品生產(chǎn)，利用一般機(jī)加工方法生產(chǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且產(chǎn)品質(zhì)量還不能很好的得到保障。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，模具已廣泛用于電動(dòng)機(jī)與電器產(chǎn)品、電子與計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，儀表、家電產(chǎn)品與辦公設(shè)備、汽車、軍械，通用機(jī)械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。
由于模具本身多為單件生產(chǎn)，型面復(fù)雜且精度要求高，加工難度大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、制造費(fèi)用高，不宜用于單件及批量小的制品零件生產(chǎn)。
而采用模具生產(chǎn)具有三高兩低的特點(diǎn)，即高效率、高精度、高材料利用率和低成本、低能耗，且產(chǎn)品的一致性好，有利于裝配和互換等，因而得到了廣泛的應(yīng)用。由于模具是訂單式生產(chǎn)，當(dāng)前新產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，質(zhì)量要求也越來越高，交貨期越來越短，這就對(duì)模具設(shè)計(jì)提出了更高的要求。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，使用模具生產(chǎn)零件制品，是一項(xiàng)優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗、適應(yīng)性很強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)也是技術(shù)含量高、附加值高、使用廣泛的新技術(shù)產(chǎn)品，是價(jià)值較高的社會(huì)財(cái)富。但利用模具生產(chǎn)制品，只適用于制品批量較大的生產(chǎn)。
對(duì)于上述所提到的各項(xiàng)問題，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。既要有效率，又要能保證質(zhì)量，最終滿足經(jīng)濟(jì)型要求。因此，在本次設(shè)計(jì)中，我將綜合考慮各項(xiàng)要求，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出合格的沖模用模具。
2 緒論
2.1 我國(guó)沖壓模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
改革開放以來，隨著國(guó)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(zhǎng)。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)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(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
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?guó)內(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(guó)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。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
2.2 我國(guó)沖壓模具制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
1.全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。
2.高速銑削加工
國(guó)外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。
3.模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。
4.電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國(guó)外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得到發(fā)展。
5.提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家一般為80%左右。
6.優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。
7.模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
8.模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國(guó)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。
3 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結(jié)構(gòu)類型
3.1 產(chǎn)品零件圖
圖1 產(chǎn)品零件圖
Figure 1 Product Part Drawing
工件如圖所示，材料為Q195，厚度為1.5mm，圖中所注尺寸精度均為IT14，工件需大批量生產(chǎn)，表面鍍鋅處理。
設(shè)計(jì)目的：通過對(duì)定轉(zhuǎn)子馬達(dá)支架的工藝分析，確定出具體的模具加工方法，設(shè)計(jì)出生產(chǎn)所需的模具，從而利用模具加工出所需零件。模具加工的優(yōu)點(diǎn)：
1. 模具的適應(yīng)性強(qiáng)
2. 模具的生產(chǎn)效率高，節(jié)約原材料
3. 模具生產(chǎn)的零件制品互換性好
4. 操作簡(jiǎn)單
5. 模具經(jīng)濟(jì)效益好
此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：方案的構(gòu)思，可行性設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及對(duì)未知問題的探索和解決方案的初步設(shè)計(jì)，裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設(shè)計(jì)與繪制，最后包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的完成。
3.2 工藝分析
3.2.1 工藝審核
1）.工藝性審核的目的
沖裁件的工藝性是指沖裁件產(chǎn)品對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性，亦即沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、尺寸公差與尺寸基準(zhǔn)等是否符合沖裁加工的工藝要求。
在設(shè)計(jì)沖模前，對(duì)制品零件工藝性審核及分析有著十分重要的實(shí)際意義。這是因?yàn)?，良好的沖裁工藝性，能使材料消耗少、工序數(shù)目少，使用的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命長(zhǎng)，并且容易加工制作及操作。
所以，在沖模設(shè)計(jì)前，一定要認(rèn)真分析所要加工的制品結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及精度、所用材料等方面是否符合沖裁工藝要求，從而確定能否進(jìn)行沖裁的可能性。
2）沖裁件工藝性審核方法
沖裁件的工藝性主要應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行審核:
1 沖裁件的形狀
沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱。要避免沖裁件上有過長(zhǎng)的懸臂和窄槽，否則是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會(huì)給制造與維修帶來困難。
本次設(shè)計(jì)中沖裁件的形狀左右對(duì)稱，具體結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，符合沖裁件的形狀力求簡(jiǎn)單的原則。
2 最小沖孔尺寸
本設(shè)計(jì)沖孔最小值為直徑為2mm,凸模采用強(qiáng)度較高的材料制作，滿足最小沖孔尺寸不是過小的要求（材料Q195的抗拉強(qiáng)度，由《新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-3沖孔的最小尺寸查得鋼，所以滿足要求）。
3 最小圓角半徑
沖裁件各直線或曲線的鏈接處，要有適當(dāng)?shù)膱A角，避免尖角以防造成應(yīng)力集中而使模具損壞。
4 沖裁件上的尺寸精度
沖裁件上的尺寸精度一般不能要求太高，太高的尺寸精度會(huì)給模具設(shè)計(jì)與制造帶來困難。一般金屬?zèng)_裁件的內(nèi)外形經(jīng)濟(jì)精度為IT12-IT14級(jí)。
本設(shè)計(jì)中制件采用自由公差，即IT14級(jí)精度等級(jí)要求，屬于經(jīng)濟(jì)性精度原則。
5 沖裁件斷面質(zhì)量
表1 一般沖裁件斷面表面粗糙度
Table 1 general blanking section and surface roughness
材料厚度
t/mm
≤1
1-2
2-3
3-4
4-5
剪切斷面表面
粗糙度Ra/m
3.2
6.3
12.5
25
50
沖裁件斷面（剪切面）表面粗糙度要求不能超過上表2-1中數(shù)值，超過的話只能采用精密沖裁或普通沖裁后再進(jìn)行整修成形。
本次設(shè)計(jì)中斷面粗糙度為滿足IT14級(jí)精度，因此滿足沖裁件斷面質(zhì)量的工藝性要求。
3.2.2 工件工藝分析
1）材料：該沖裁件的材料Ｑ195是普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較好的可沖壓性能。
2）零件結(jié)構(gòu)：該工件外形結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，形狀規(guī)則，并在轉(zhuǎn)角處有圓角，比較適合沖裁。
3）尺寸精度：零件圖上所注尺寸公差無特殊要求，所以按IT14級(jí)選取， 利用普通沖裁方式可達(dá)到圖樣要求。
結(jié)論：適合沖裁。
3.3 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型
由于本次設(shè)計(jì)的是冷沖模，而冷沖模是冷沖壓生產(chǎn)中必不可少的工藝設(shè)備。它是在室溫下，把金屬或非金屬板料置入模具內(nèi)，通過壓力機(jī)（沖床）傳給模具上模的壓力，對(duì)板料加工，最終使板料在模具上、下模（凸、凹模）作用下發(fā)生下發(fā)生分離或形變而制成所需的形狀、尺寸的零件。
為了適應(yīng)冷沖壓生產(chǎn)的需要，冷沖模的結(jié)構(gòu)必須要滿足沖壓生產(chǎn)的要求，不僅能沖出合格的制品零件，而且能做到批量生產(chǎn)，操作使用方便，安全可靠；使用壽命長(zhǎng)，成本低廉；并能容易制造與維修。
3.3.1 冷沖模類型與結(jié)構(gòu)
1)類型
根據(jù)工藝性質(zhì)分類：沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等。
根據(jù)工序組合程度分類：?jiǎn)喂ば蚰！?fù)合模、級(jí)進(jìn)模
此外，還可按照模具導(dǎo)向形狀分類，按特種類型分類，還有簡(jiǎn)易沖模。
2）結(jié)構(gòu)組成
冷沖模結(jié)構(gòu)分為：
支撐零件：支撐及支持零件主要用來鏈接及固定工作零件，使之成為完整的模具整體。
導(dǎo)向零件：主要用以保證工作零件凸、凹模之間具有準(zhǔn)確位置。
工作零件：用以直接與板料接觸，并在壓力機(jī)壓力作用下，以完成板料分離及形變而成為制品零件。
卸料零件：主要用以卸除套在凸模上的之間及廢料。
定位零件：用于確定坯料或坯件相對(duì)于沖模的正確位置，以保證沖件的質(zhì)量及精度。
壓料零件：主要用于壓住坯料或坯件以保證在沖壓時(shí)使材料能順利的進(jìn)行變形，如壓邊圈主要用于拉伸模結(jié)構(gòu)。
緊固零件：主要用來緊固、連接各類沖模類型，其中圓柱銷兼起穩(wěn)固定位作用
緩沖零件：主要用其彈力，通過頂桿、頂板、推板起卸料作用，主要用于復(fù)合模、彎曲模、拉伸模、成形模中。
附加零件：主要用于傳動(dòng)及改變工件運(yùn)動(dòng)方向，主要用于自動(dòng)沖模及半自動(dòng)沖模中。
通常情況下，模具的工作零件、定位零件，卸、推料零件稱為模具的工藝零件；而導(dǎo)向零件，支撐及支持零件，緊固零件，緩沖零件及附加零件等稱沖壓模具的結(jié)構(gòu)零件，亦稱輔助零件。
3.3.2 沖裁模沖裁原理
圖2 沖裁原理示意圖
Figure 2 Blanking Principle Diagram
在冷沖壓生產(chǎn)中，用來將金屬板料或非金屬板料相互分離的沖模稱為沖裁模。如上圖所示為一普通沖裁模工作示意圖。其中凸模4是通過模柄安裝在壓力機(jī)滑塊5上，凹模2是通過模座固定在壓力機(jī)工作臺(tái)1上。凸模4與凹模2組成一隊(duì)上、下工作刃口，兩者之間斷面形狀相同、尺寸相似，并略有一定間隙。在沖壓開始時(shí)，將被沖的板料3放在凹模2上面，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩ㄎ?。?dāng)凸模4隨壓力機(jī)滑塊下降對(duì)板料施加壓力時(shí)，板料在凸、凹模作用下產(chǎn)生塑性變形進(jìn)行剪切或者彎曲，，直至最后順凸凹模刃口斷裂或彎曲分離而形成所要求形狀的零件，完成沖裁工作。其板料在沖裁過程中的簡(jiǎn)單變形過程為：
（1）彈性變形階段
（2）塑性變形階段
（3）斷裂分離階段
3.3.3 零件沖壓方案確定
該零件包括沖孔、拉深、落料、彎曲四個(gè)基本工序，可以采用以下四種方案：
１、 先落料，再?zèng)_孔-拉深-彎曲先落料，再?zèng)_孔拉深，最后彎曲，采用單工序模生產(chǎn)。
２、 落料-沖孔-拉深復(fù)合沖壓，再彎曲，采用復(fù)合模與單工序模相結(jié)合生產(chǎn)。
３、 沖孔－拉深-落料-彎曲連續(xù)沖壓
４、 復(fù)合沖壓，采用單工序模與復(fù)合模相結(jié)合生產(chǎn)。
方案１模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，加工成本低，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為提高生產(chǎn)效率，這樣應(yīng)采用復(fù)合沖裁或連續(xù)沖裁方式。如采用復(fù)合模，則其凸凹模壁厚不能太?。ㄍ庑闻c內(nèi)形、內(nèi)形與內(nèi)形），以免影響強(qiáng)度；凸凹模刃磨有時(shí)不方便，尤其是在凸凹模即沖裁，又成形的情況時(shí)。所以，只有當(dāng)制件精度要求高，生產(chǎn)批量大，表面要求平整時(shí)，才選用復(fù)合模具結(jié)構(gòu)。?綜上所述可知，宜采用方案三，即采用固定擋料銷和導(dǎo)料板定位、剛性卸料裝置、自然漏料方式的沖孔-拉深-落料-彎曲連續(xù)沖壓模。
具體沖壓順序?yàn)椋?
1.沖定位孔。
2.沖支架M-3.5固定螺栓孔預(yù)沖孔
3.沖軸承孔
4.拉深軸承孔
5.沖碳套方形孔及固定螺栓孔
6.切除余料
7.折彎
8.折彎
9.拉深鉚合釘孔
10.切斷
順序圖如下所示：
圖3 沖壓過程排樣示意圖
Figure 3 Stamping Process Layout Diagram
4 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 零件圖
圖4 零件圖
Figure 4 Part Drawing
4.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型
由2.3節(jié)的分析知，此零件利用沖孔-拉深-落料-彎曲連續(xù)沖壓模生產(chǎn)。
4.3級(jí)進(jìn)模的工作原理
級(jí)進(jìn)模，指的是壓力機(jī)在一次沖壓行程中，采用帶狀沖壓原材料，在一副模具上用幾個(gè)不同的工位同時(shí)完成多道沖壓工序的冷沖壓沖模，模具每沖壓完成一次，料帶定距移動(dòng)一次，至產(chǎn)品完成。多工位級(jí)進(jìn)模是在普通級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的精密、高效和高壽命的先進(jìn)模具。多工位級(jí)進(jìn)模一般都與自動(dòng)送料、自動(dòng)出件、自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)保護(hù)裝置配置在一起，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，主要用于生產(chǎn)批量大、材料厚度較薄、形狀復(fù)雜以及精度要求較高的中小型沖件的生產(chǎn)。
4.4 多工位級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)
1.沖壓生產(chǎn)效率高。多工位級(jí)進(jìn)模能在不同工位連續(xù)完成復(fù)雜零件的沖裁、彎曲、拉深、翻邊、翻孔及其他成形和裝配等工序；大大減少了中間運(yùn)轉(zhuǎn)和復(fù)雜定位等環(huán)節(jié)，顯著提高了生產(chǎn)率，尤其是高速壓力機(jī)的應(yīng)用更是成倍提高了小型復(fù)雜零件的生產(chǎn)率。
2.操作安全、自動(dòng)化程度高。多工位級(jí)進(jìn)模一般都有自動(dòng)送料和自動(dòng)出件的裝置，且模具中設(shè)有安全監(jiān)測(cè)裝置，當(dāng)沖壓加工發(fā)生誤送或其他意外時(shí)，壓力機(jī)能自動(dòng)停機(jī)。一個(gè)操作工人能操作多臺(tái)機(jī)器，且操作工人的手不需要進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)。這些都充分體現(xiàn)了操作安全和自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。
3.沖件質(zhì)量高。多工位級(jí)進(jìn)模通常具有高精度的導(dǎo)向和定距系統(tǒng)，因此能夠保證沖壓零件的加工精度。
4.模具壽命長(zhǎng)。多工位級(jí)進(jìn)模在沖壓時(shí)可將復(fù)雜零件的內(nèi)形和外形加以分解，并在不同的工位逐段沖切和成形，簡(jiǎn)化凸凹模刃口或型面形狀。在工序集中的區(qū)域可增設(shè)空位工序，保證凹模的強(qiáng)度。工作零件的優(yōu)化，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。
5.設(shè)計(jì)制造難度大、沖壓生產(chǎn)的總成本較低。多工位級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)和制造難度大、周期長(zhǎng)且制造成本高，材料的利用率一般也比較低。但由于級(jí)進(jìn)模的生產(chǎn)效率高，壓力機(jī)占用少，需要的操作工人數(shù)及車間面積少，并且省略了儲(chǔ)存盒運(yùn)輸環(huán)節(jié)，因而其產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高，仍有較好的經(jīng)濟(jì)效益，這也是多工位級(jí)進(jìn)模得到廣泛應(yīng)用的根本原因。
4.5 排樣設(shè)計(jì)
多工位級(jí)進(jìn)模的排樣設(shè)計(jì)得合理與否，將直接影響到模具設(shè)計(jì)的成敗。多工位級(jí)進(jìn)模的工位數(shù)很多，要充分考慮分段切除和工序安排的合理性，并使條料在沖壓過程中暢通無阻，另外，級(jí)進(jìn)模還要便于制造、使用、維修和韌磨。因此，設(shè)計(jì)排樣圖時(shí)應(yīng)考慮多個(gè)方案，并進(jìn)行分析、比較和綜合，然后確定出最佳方案。在沖壓零件中，節(jié)約材料和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產(chǎn)中，較好的確定沖壓件的尺寸和合理排樣是降低成本的重要措施之一。
沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否影響到材料的經(jīng)濟(jì)利用，還會(huì)影響到模具結(jié)構(gòu)與壽命、生產(chǎn)率、工件公差等級(jí)、生產(chǎn)操作方便與安全等。排樣方法按有無廢料可分為三種：無廢料排樣、少廢料排樣、有廢料排樣。本次設(shè)計(jì)中采用無廢料排樣。
4.5.1 排樣的設(shè)計(jì)
多工位級(jí)進(jìn)模的排樣設(shè)計(jì)與工件的沖壓方向、變形次數(shù)以及相應(yīng)的變形過程是密切相關(guān)的，此外，還要考慮模具制造的可能性與工藝性。因此，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循下列原則:
1. 盡可能提高材料的利用率。盡量按少廢料或無廢料排樣，以降低沖件的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。雙排或多排排樣比單排排樣要節(jié)省材料，但模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造困難、操作也不方便，應(yīng)綜合考慮后加以確定。?
2.合理確定工位數(shù)。在不影響凹模強(qiáng)度的原則下，工位數(shù)越少越好，這樣可以減少累計(jì)誤差，使沖出的零件精度高。但有時(shí)為了提高凹模的強(qiáng)度或便于安裝凸模，需在排樣圖上設(shè)置空工位。一般情況下，進(jìn)距?。╯﹤8mm）時(shí)宜多設(shè)空位，進(jìn)距大（s﹥16mm）時(shí)少設(shè)空位。?
& j. \+ L* f" }, U( e( a" y??y/ b三維網(wǎng)技術(shù)論壇3.合理安排工序順序。原則上宜先安排沖孔、切口和切槽等沖裁工序，再安排彎曲，拉深和成形等工序，最后切斷或落料分離。但如果孔位于成形工序的變形區(qū)，則應(yīng)在成形后沖出。對(duì)于精度要求高的工件，應(yīng)在成形工序之后增加校平或整形工序。
! s/ f; e% d4 M% a% i8 z??]; L; p三維網(wǎng)技術(shù)論壇4.保證條料送進(jìn)進(jìn)距的精度。一般應(yīng)設(shè)置導(dǎo)正銷進(jìn)行精定位，側(cè)刃則起粗定位的作用。當(dāng)使用送料精度較高的送料裝置時(shí)，可不設(shè)側(cè)刃，只設(shè)導(dǎo)正銷即可。導(dǎo)正銷孔應(yīng)在第一工位沖出，第二工位開始導(dǎo)正，以后則根據(jù)沖件精度的要求，每隔適當(dāng)?shù)墓の患丛O(shè)置導(dǎo)正銷。導(dǎo)正銷孔可以是工件上的孔，也可以在條料上沖工藝孔。對(duì)于帶料級(jí)進(jìn)拉深，也可借助拉深凸模進(jìn)行導(dǎo)正，但更多的是沖工藝孔導(dǎo)正。
5.保證沖件形狀及尺寸的準(zhǔn)確性。當(dāng)沖件上的型孔位置度要求精度要求較高時(shí)，在不影響凹模強(qiáng)度的前提下，應(yīng)盡量安排在同一工位或相鄰兩工位上沖出。
6.提高凹模強(qiáng)度及便于模具制造。沖壓形狀復(fù)雜的零件時(shí)，可用分段切除的方法，將復(fù)雜的內(nèi)孔或外形分步?jīng)_出，以使凸、凹模的形狀簡(jiǎn)單規(guī)則，便于模具制造并提高其壽命，但應(yīng)注意控制工位數(shù)。此外，也要防止凹模的型孔距離太近而影響其強(qiáng)度。凹模型孔距離也不宜太遠(yuǎn)，否則需增大模具的尺寸，這樣既浪費(fèi)材料又顯得笨重，而且還會(huì)降低沖裁的精度。
3 G* R1 Y' N& J7 R! N8 w, c6 e& S級(jí)進(jìn)模排樣的設(shè)計(jì)，需多參考一些類似產(chǎn)品設(shè)計(jì)成功的例子，通過對(duì)多套排樣方案進(jìn)分風(fēng)析、檢討，從中選出最佳方案。
4.5.2 最小工藝搭邊值的選擇
沖裁排樣時(shí)，工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是用來補(bǔ)償條料定位誤差，保證沖出合格件；保持條料具有一定的剛性，便于送料。搭邊值的大小與下列因素有關(guān)：
1、 材料的力學(xué)性能。硬材料的搭邊值可小一些，軟材料的搭邊值要大一些。
2、 工件的形狀與尺寸。工件的尺寸大或有圓角半徑較小的凸起時(shí)，搭邊值要大一些。
3、 材料厚度。材料厚度大則搭邊值取大一些。
4、 手工送料、有側(cè)壓裝置的模具，搭邊值要小一些。
而此次設(shè)計(jì)中，由于所沖孔與條料邊緣最近就有2mm的距離，所以不另外考慮搭邊值，根據(jù)前面的工序安排，最后一道工序?yàn)榍袛啵彝庑纬叽缫蟛桓?，所以，工件與工件間的搭邊值也不考慮。
4.5.3 送料步距的計(jì)算
模具每沖裁一次，條料在模具上前進(jìn)的距離稱為送料步距。當(dāng)每個(gè)進(jìn)距內(nèi)只沖裁一個(gè)零件時(shí)，送料步距等于條料上兩個(gè)零件對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的距離。
（1）
公式中 ：——送料步距，mm;
——送料方向上的沖裁件寬度，mm;
——沖裁件間的搭邊值，mm
計(jì)算得步距為：
4.5.4 條料寬度的計(jì)算
沖裁時(shí)，通常需按照要求將板料裁剪為適當(dāng)寬度的條料，稱為下料。在設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)沖裁件的形狀尺寸、選用的搭邊值計(jì)算出條料寬度，以備供應(yīng)、工藝、生產(chǎn)等部門備料。
條料寬度根據(jù)《新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-13的彎曲件的毛坯展開長(zhǎng)度的計(jì)算公式計(jì)算，即如下所示
圖5 工件外形示意圖
Figure 5 Workpiece Contour Diagram
即 （2）
即
確定后排樣圖如下圖所示：
圖6 排樣圖
Figure 6 Layout Diagram
4.6 確定條料利用率
選取98mm×1.5mm的條料。
工件的有效面積約為:
生產(chǎn)一個(gè)工件所需的條料面積為：
所以，一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為：
4.7 計(jì)算沖裁力及彎曲力
沖裁力是指從板料上沖出所需輪廓尺寸的制品，其材料對(duì)凸模的最大抵抗力，也就是壓力機(jī)在此時(shí)的最小承受壓力。
4.7.1 沖裁力的計(jì)算
沖裁力可以分為平刃沖裁力和斜刃沖裁力兩種。沖裁力的大小計(jì)算公式可參見下表所示：
表2 沖裁力類型
Table 2 The Blanking Force Type
刃口形式
計(jì)算公式
平刃式
斜刃式
注：表中 P——沖裁力，N；
L——沖裁輪廓線總長(zhǎng)度，mm；
——沖裁件厚度，；
——材料抗剪強(qiáng)度，；
——與斜刃高度差H有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)時(shí)，；
當(dāng)時(shí)，。
此外，一般情況下，材料，為了方便計(jì)算，沖裁力也可以按下式估算：
（3）
式中：——材料的抗拉強(qiáng)度，。
材料Q195的抗拉強(qiáng)度由《沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè)》表2-86常用材料力學(xué)性能查得：
沖裁力計(jì)算：
1.沖定位孔孔
2.沖支架M-3.5固定螺栓孔預(yù)沖孔
3.沖軸承孔
4.拉深軸承孔,由于此次拉深為筒形非變薄拉深，所以
5.沖碳套方形孔及其M-3.5固定螺栓孔預(yù)沖孔
6.切除余料
7.折彎，由《新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-14彎曲力經(jīng)驗(yàn)公式U型約束彎曲的經(jīng)驗(yàn)公式 式中，——彎曲力，N；K——系數(shù)，取1~1.3；B——彎曲件的寬度，mm；t——料厚，mm；——材料的抗拉強(qiáng)度，；——凸模圓角半徑，mm。所以，
8.折彎
9.拉深鉚合釘孔
10.切斷
4.7.2 卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算
沖裁件在沖裁過程完成后，材料會(huì)沿徑向產(chǎn)生彈性回復(fù)，使處于凸模周邊的材料緊砸在凸模上，而沖斷后落入凹模的材料則因彈性回復(fù)而梗塞在凹模內(nèi)。從凸模上將工件（或廢料）卸下來的力稱為卸料力，從凹模內(nèi)向沖裁反方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）頂出的力稱為頂件力，從凹模內(nèi)順沖裁方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）推出的力稱為推薦力。在選擇沖裁設(shè)備及沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮這些力。
1.卸料力
沖裁時(shí)，退下卡在凸模上的廢料或制件所需的力，或者是從凸模上將零件或廢料取下所需的力稱為卸料力，記為。
計(jì)算公式為：
式中：——卸料力系數(shù)
2.推件力
沖裁時(shí)，吧卡在凹模中的廢料或制件退出來所需的力，或從凹模腔內(nèi)順著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料推出所需的力稱為推件力，記為。
計(jì)算公式為： （4）
式中：——卡在凹模中的制品數(shù)量（n=h/t）
——推件力系數(shù)
3.頂件力
沖裁時(shí)從凹模中頂出零件或廢料所需的力，或從凹模腔內(nèi)逆著沖裁方向?qū)⒘慵驈U料頂出所需的力稱為頂件力，記為。
計(jì)算公式為： （5）
式中：——頂件力系數(shù)
表3 卸料力、推件力和頂料力系數(shù)
Table 3 Discharge power, pushing force and lifter force coefficient
材料及厚度（mm）
鋼
≤0.1
0.065~0.075
0.1
0.14
＞0.1~0.5
0.045~0.055
0.063
0.08
＞0.5~2.5
0.04~0.05
0.055
0.06
＞2.5~6.5
0.03~0.04
0.045
0.05
＞6.5
0.02~0.03
0.025
0.03
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
紫銅、黃銅
0.02~0.06
0.03~0.09
所以，總卸料力為：
總推件力為：
彎曲壓料力為：
（6）
所以，取
由于此連續(xù)模采用剛性卸料裝置和自然漏料方式，故按《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》式（2.15），總的沖壓力為：
（7）
式中 總的沖壓力；
──沖孔時(shí)的沖裁力；
──卸料力；
──推件力；
——彎曲力；
——彎曲壓料力。
所以，總沖壓力為：
4.8 壓力機(jī)公稱壓力的確定及壓力機(jī)的選用
所選用的壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)大于計(jì)算出來的總沖壓力355.676587kN；壓力機(jī)的最大裝模高度應(yīng)大于或等于225mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺(tái)板尺寸應(yīng)能滿足沖模的正確安裝。
對(duì)于沖裁力壓力機(jī)公稱壓力的確定：
（8）
式中：P——壓力機(jī)的公稱壓力，N；
——沖裁時(shí)的總沖壓力，N。
對(duì)于彎曲力壓力機(jī)公稱壓力的確定：
（9）
所以，選用壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)為：
所以，據(jù)計(jì)算，查《新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-39開式雙柱可傾式壓力機(jī)（部分）主要技術(shù)規(guī)格可得選用型號(hào)為JB23-63的壓力機(jī)。
其主要技術(shù)參數(shù)為：
公稱壓力：630kN
滑塊行程：100mm
滑塊行程次數(shù)：40次/分鐘
最大封閉高度：400mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：80mm
滑塊中心線至床身距離：310mm
立柱距離：420mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：570mm×860mm
工作臺(tái)孔尺寸：（前后×左右×直徑）：310mm×450mm×400mm
墊板尺寸：（直徑）：80mm
模柄孔尺寸（直徑×深度）：φ50mm×70mm
工作臺(tái)板厚度：70mm
4.9 模壓力中心的確定
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為沖模的壓力中心。設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心相重合，即沖模的模柄中心與沖模的壓力中心一致，以保證沖模的壓力機(jī)上正常、平衡地進(jìn)行沖制工作。若無法使壓力中心與滑塊的中心線完全重合，則應(yīng)在設(shè)計(jì)中考慮采取平衡偏心載荷的措施，但偏載力要控制在盡可能小的范圍內(nèi)，且偏心距離不應(yīng)超過沖模的模柄尺寸。
簡(jiǎn)單工件的壓力中心，與工件的重心重合，如圓孔、長(zhǎng)圓孔、方孔和長(zhǎng)方孔等。對(duì)稱形狀的沖裁件，其壓力中心位于輪廓線的幾何中心。
復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心
確定復(fù)雜形狀沖裁件的壓力中心，常根據(jù)力矩平衡原理用解析計(jì)算法確定。其計(jì)算步驟為：
1.按比例將沖裁件的沖裁輪廓畫出；
2.建立直角坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)雖可以任意選取，但坐標(biāo)軸位置選擇適當(dāng)可使計(jì)算簡(jiǎn)便；
3.將沖裁件的沖裁輪廓分解為若干段，求出各段的長(zhǎng)度、、、、…、；
4.確定各基本段的重心位置，即、、、…、和、、、…、；
5.計(jì)算沖裁壓力中心坐標(biāo)、
（10）
（11）
計(jì)算如下下模板沖裁壓力中心如下圖所示：
圖7 下模板
Figure 7 Template
上下對(duì)稱，所以壓力中心位于中心線上，即，又由上式計(jì)算得。 5 連續(xù)模零、部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1 凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1 凸模
在多工位級(jí)進(jìn)模中，凸模的種類較多，按截面來分有圓形和異形凸模等；按功用劃分又有沖裁和成形凸模等。凸模的大小和長(zhǎng)短也各異，其中有很多的是細(xì)長(zhǎng)凸模。又由于工位數(shù)多，凸模的安裝空間收一定的控制，所以多工位級(jí)進(jìn)模凸模的固定方法也有很多。選用固定方法的原則是：在同一副級(jí)進(jìn)模中應(yīng)力求固定方法一致，小凸模和易損凸模力求以快換式固定，另外還要便于裝配和調(diào)整。
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個(gè)原則：
a.精確定位 凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何方向的移位，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。
b.防止拔出 回程時(shí)，卸料力對(duì)凸模產(chǎn)生拉深作用。凸模的結(jié)構(gòu)應(yīng)能防止凸模從固定板中拔出。
c. 防止轉(zhuǎn)動(dòng)
1.凸模的結(jié)構(gòu)形式
經(jīng)綜合考慮，選用無固定臺(tái)階式凸模，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形磨削成形。
2.固定方式
凸模在上模的正確固定應(yīng)該是既要保證凸模工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要使凸模在更換或修理時(shí)拆裝方便。因考慮到?jīng)_三個(gè)方孔的凸模之間的間距小，故采用臺(tái)階式固定，如下圖所示：
圖8 臺(tái)階式固定
Figure 8 Terraced Fixed
3.凸模高度的確定
凸模長(zhǎng)度L應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定，據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》式（2.25），凸模長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：
=+++ （12）
式中 ──固定板厚度，mm；
──卸料板厚度，mm；
──倒料板厚度，mm；
──附加長(zhǎng)度，主要考慮凸模進(jìn)入凹模的深度（0.5～1mm）、總修磨量（10～15mm）及模具閉合狀態(tài)下凸模固定板與卸料板間的安全距離（15～20mm）等因素。則：
=+++
=24+30+8+30
=92mm
4.凸模強(qiáng)度和剛度校核
凸模工作時(shí)受到交變載荷作用，沖裁時(shí)受到軸向壓縮作用，卸料時(shí)受到軸向拉伸作用。由于沖裁時(shí)凸模刃口端面承受的軸向壓力遠(yuǎn)大于卸料時(shí)受到的拉力，當(dāng)用小凸模沖裁較厚或較硬的材料時(shí)，有可能因受到的壓力超過模具材料的許應(yīng)壓力而損壞。如果凸模結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)徑比，又會(huì)因受壓失穩(wěn)而折斷。因此在設(shè)計(jì)或選用長(zhǎng)凸模時(shí)必須對(duì)其抗壓強(qiáng)度和抗彎剛度進(jìn)行校核，而用于一般落料或沖孔的凸模無需進(jìn)行校核。
凸模端面尺寸較小時(shí)，必須進(jìn)行承壓能力和抗縱向彎曲能力兩方面的校驗(yàn)。此設(shè)計(jì)中圓形沖孔凸模斷面面積最小，故只對(duì)其進(jìn)行校核。
（1） 凸模抗壓強(qiáng)度校核：
（13）
對(duì)圓形凸模，，代入上式可得
（14）
式中 P——沖裁力，N；
S——凸模最小斷面面積，mm；
d——凸模直徑，mm；
t——毛料厚度，mm；
——毛料的抗剪強(qiáng)度，MPa；
——凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa。
其中，查《沖壓模具與制造》表9-9，知，取1200MPa，
τ=195Mpa，則：
所以 成立，即該沖孔凸?？箟簭?qiáng)度足夠。
（2）凸?？箟菏Х€(wěn)校核
對(duì)于有導(dǎo)向裝置的圓凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長(zhǎng)度為：
（15）
式中：——臨界載荷作用下，壓桿（凸模伸出固定板）的“許用長(zhǎng)度”，mm；
E——彈性模數(shù)，MPa，對(duì)模具鋼E=（2.1~2.2）×；
J——凸模最小斷面的慣性矩， ，圓形凸模，；
K——安全系數(shù)，通常取K=2-3；
——與支承情況有關(guān)的長(zhǎng)度系數(shù)。
代入數(shù)值驗(yàn)算得凸模失穩(wěn)曲應(yīng)力足夠。
5.1.2 凹模
1.凹模型孔的結(jié)構(gòu)類型
據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，選取直壁式刃口凹模，刃口強(qiáng)度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不變，對(duì)沖裁間隙無明顯影響，適合于沖裁形狀復(fù)雜、精度要求高，以及厚度較大的零件。但是由于在型孔內(nèi)容易聚集零件或廢料，因而推件力大。如果刃口周邊有突變的尖角或有窄懸臂伸出，由于應(yīng)力集中，有可能在腳部產(chǎn)生脹裂，因此對(duì)凹模和凸模的強(qiáng)度都帶來不利的影響。同時(shí)，由于摩擦力增大，對(duì)孔壁的磨損深度增大，故刃磨層較厚，致使凹模的總壽命縮短。
2.凹模外形尺寸的確定
據(jù)《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》式（2.38）和（2.39）
凹模厚度：H=Kb（須≥15mm） （16）
凹模壁厚：C≥（1.5～2）H （17）
式中 b——垂直于送料方向凹模型孔壁間最大距離，mm，
K——由b和材料厚度t決定的凹模厚度關(guān)系，查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表2.20，取K=0.28，則：
H=Kb=0.28×96=26.88mm 取30mm
C≥2H=60mm，因?yàn)榘寄Ｈ锌诰€具有復(fù)雜形狀
5.1.3 凸、凹模工作尺寸計(jì)算
凸、凹模加工方法一般分為兩種：凸、凹模分別加工法和凸、凹模配作加工法。當(dāng)凸、凹模分開加工時(shí)，模具具有互換性，便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、所以這種加工方法主要適用于簡(jiǎn)單規(guī)則形狀的沖件。凸、凹模配作加工的特點(diǎn)是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡(jiǎn)單，從而使制造比較容易，且該方法特別適用于沖裁薄板件和復(fù)雜形狀的沖模加工。所以本次設(shè)計(jì)采用凸凹模配作加工的方法加工凸凹模。
1. 沖裁間隙的確定
沖裁間隙是指沖裁凸、凹模刃口部分尺寸之差（）。沖裁間隙用Z表示，又稱為雙面間隙（單面間隙用表示）。一般在無特殊說明情況下，沖裁間隙Z都是指雙面間隙。沖裁間隙的選用是沖裁模設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)。
（1）間隙對(duì)沖裁過程有影響
間隙對(duì)沖裁件的影響主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，
1.對(duì)沖裁件性質(zhì)的影響
2. 對(duì)沖裁力的影響
3 對(duì)模具壽命的影響
因此，模具設(shè)計(jì)中需要綜合考慮，選擇合理的沖裁間隙。針對(duì)本次蓋板的設(shè)計(jì)，適于選用合理間隙中的較大值，從而提高模具的壽命和減小沖裁力。
（2）合理沖裁間隙的確定
實(shí)踐證明，只要間隙在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，就會(huì)得到合格的沖裁件，這個(gè)間隙稱為合理間隙。合理間隙的值主要取決于材料厚度、材料的力學(xué)性能有關(guān)。
凸、凹模在工作時(shí)逐漸磨損，間隙將越來越大，因此，在設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)，一般采用最小的合理間隙。
圖9 沖裁合理間隙
Figure 9 Blanking Reasonable Clearance
1.間隙選用的依據(jù)與原則
在設(shè)計(jì)時(shí)，選用沖裁間隙的主要依據(jù)是在保證沖裁件斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最高，邊緣毛刺最少。
2.間隙的選用方法
選用間隙時(shí)，應(yīng)針對(duì)沖件的技術(shù)要求、使用特點(diǎn)和生產(chǎn)條件等因素來確定。但由于各種沖壓件厚度不同，其斷面質(zhì)量和尺寸要求及生產(chǎn)條件的差異，在生產(chǎn)實(shí)際中就很難有一種統(tǒng)一的間隙值。所以，間隙值的確定方法有以下四種：
1）用計(jì)算法確定間隙
由公式 （18)
式中： ——雙面間隙
——因數(shù)
——材料厚度
2）用圖線法確定間隙
3）用查表法確定間隙
4）根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量選擇沖裁間隙
對(duì)于本次設(shè)計(jì)來說，選用第三種方法即查表來確定間隙。
采用經(jīng)驗(yàn)確定法查《新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-21沖裁模初始雙面間隙Z得：間隙值為0.132-0.240mm。
2.沖裁模刃口尺寸計(jì)算
沖孔時(shí)以凸模為基準(zhǔn)，配作凹模。查《新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-27以沖裁凸模為基準(zhǔn)的刃口尺寸計(jì)算得：
由于各沖孔凸模的刃口尺寸均屬于磨損后減小的尺寸，所以計(jì)算公式均為：
(19)
式中：——沖孔凸模刃口尺寸，mm；
B——沖件孔的最大尺寸，mm；
X——磨損系數(shù)；
Δ——沖件孔的公差。
沖孔凹模尺寸按實(shí)際刃口尺寸配作，保證間隙值0.132-0.240mm之間。
磨損系數(shù)x的取值如下表：
表4 磨損系數(shù)
Table 4 the wear coefficient
非圓形沖件
圓形沖件
料厚t（mm）
1
0.75
0.5
0.75
0.5
沖件公差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
0.31-0.59
≥0.60
＜0.30
≥0.30
1.沖導(dǎo)正銷孔（直徑6mm）。
由于導(dǎo)正銷孔為工藝孔，無精度要求。所以按IT14級(jí)公差計(jì)算，公差值查《冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》表7.14標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值得：
2.沖支架M-3.5固定螺栓孔預(yù)沖孔（直徑2mm）
3.沖軸承孔 (直徑8mm）
4.沖碳套方形孔（8*8mm）及其M-3.5固定螺栓孔預(yù)沖孔（直徑2mm）
方形孔：
圓孔：
5.切除余料
6.切斷
凹模按間隙值0.24mm配作。
3.彎曲模工作部分尺寸的確定
1、