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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
銅片沖孔落料級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)題目為銅片沖孔落料級(jí)進(jìn)模模設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了沖孔落料類零件的設(shè)計(jì)要求、內(nèi)容及方向，有一定的設(shè)計(jì)意義。通過(guò)對(duì)該零件模具的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步加強(qiáng)了設(shè)計(jì)者沖裁模設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，為設(shè)計(jì)更復(fù)雜的沖裁模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經(jīng)驗(yàn)。
本設(shè)計(jì)運(yùn)用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，首先分析了工件的工藝要求，為選取排樣的類型做好了準(zhǔn)備；然后估算了板料的選取，便于導(dǎo)尺的寬度及確定排樣的方法；最后分析了工件的特征，確定模具的設(shè)計(jì)參數(shù)、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及自動(dòng)漏料裝置。
本工件為薄板的沖孔落料見(jiàn)，且工件的料厚較薄，所以在選取壓力機(jī)是不宜過(guò)大，材料上說(shuō)銅料的屈服強(qiáng)度也沒(méi)有鋼料的大，工件的尺寸較小設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮設(shè)計(jì)一個(gè)能在沖孔落料時(shí)的剪切力小于材料的屈服強(qiáng)度以免沖裁力過(guò)大沖出廢件。
關(guān)鍵詞：沖裁模 沖裁 極限強(qiáng)度
Abstract
Blank and Prerce Grogressive Dies
This design topic hurtles bore to fall to anticipate class to enter a mold mold design for the copper, body now the blunt bore fall to anticipate a type of spare parts of design request, contents and direction, there is certain design meaning.Pass the design to the spare parts' molding tool, strengthened designed further blunt cut the foundation knowledge of[with] mold design, for design more complicated of blunt cut a molding tool to have done cushion and absorbed deeper experience.
This design usage blunt press the foundation knowledge of craft and molding tool design, analyzed the craft of the work piece a request first, have done preparation for the type that the selection lines up kind;Then the selection estimating plank to anticipate, easy to lead the method of the width and assurance row kind of Chinese foot;Analyzed the characteristic of work piece finally, make sure the design parameter, design important point of molding tool and leak to anticipate device automatically.
This work piece falls to anticipate to see for the blunt bore of lamella, and the work piece anticipate thick thinner, so Be selecting by examinations pressure machine is should not lead greatly, say on the material the copper anticipates accepts defeat strength to also have no steel to anticipate of big, the size of work piece is smaller to design have to consider to design 1 can while hurtling the bore fall to anticipate of shearing and slicing the dint is small to accept defeat strength in the material in order to prevent blunt once cut dint to rush out to discard a piece greatly.
Keyword： blanking die blanking ultimate
目 錄
摘要……………………………………………………………………………………………………………………………I
緒論……………………………………………………………………………………………………………………………4
第1章 沖裁工藝規(guī)程的編制………………………………………………………………………………7
1.1工藝分析、排樣設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………7
1.2工藝方案的確定………………………………………………………………………………………………9
第2章 沖壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………………10
2．1模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定……………………………………………………………………10
第3章模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算………………………………………………………………………………11
3．1沖壓力與壓力中心的計(jì)算，初選壓力機(jī)…………………………………………………11
3．2模具主要零件和主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化…………………………………14
第4章繪制模具總裝圖………………………………………………………………………………………28
4．1模具零件材料選用一覽表…………………………………………………………………………28
結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………………………………………………… 30
致謝………………………………………………………………………………………………………………………… 31
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………………………………32
緒 論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜?，主要原因是我?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1 國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來(lái)，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)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(jì)效益欠佳.我國(guó)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(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)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(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)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(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)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(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)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(zhǎng)期以來(lái)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(guó)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(guó)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(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)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(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)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(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。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)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設(shè)計(jì)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(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7）模具的精度將越來(lái)越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
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(jī)、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(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)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(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)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(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。
國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％．
1.3 沖孔落料件模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1 沖孔落料模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖孔落料是沖壓基本工序之一，它是利用沖孔落料模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料制成一定外形零件的加工方法。一般情況下，沖孔落料件的尺寸精度應(yīng)在IT13級(jí)以下，不宜高于IT11級(jí)。
只有加強(qiáng)沖孔落料變形基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖孔落料工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖孔落料變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
1.3.2沖孔落料模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天．
第一章 沖裁工藝規(guī)程的編制
1.1工藝分析、排樣設(shè)計(jì)
1.1.1沖壓零件的工藝性分析
原始資料:
材料：QSn4-4-2.5
厚度：0.3mm
圖1-1工件圖
圖示零件材料為QSn4-4-2.5，能夠進(jìn)行一般的沖壓加工，市場(chǎng)上也容易得到這種材料，價(jià)格適中。
外形落料的工藝性：銅片屬于中等尺寸零件，料厚0.3mm，外形復(fù)雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。
沖孔的工藝性：兩個(gè)相同尺寸對(duì)稱的圓孔，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(gè)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(jí)，符合一般級(jí)進(jìn)沖壓的經(jīng)濟(jì)精度要求，模具精度取IT9級(jí)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)。
1.1.2排樣樣設(shè)計(jì)
一、 確定零件的排樣方案
設(shè)計(jì)模具時(shí)，條料的排樣很重要。銅片零件具有形狀簡(jiǎn)單有點(diǎn)類似矩形的稱橢圓形特點(diǎn)，排列采用直排（圖2所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少?gòu)U料。為了降低模具的制造成本，采用連續(xù)的送料方式，即連續(xù)送料，連續(xù)沖壓，條料完成第一遍沖兩個(gè)相同橢圓的小孔后，再?zèng)_第二遍落料，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。
圖1-2： 條料的排樣
二、條料寬度、導(dǎo)尺間寬度和材料利用率的計(jì)算
查表取得搭邊值為1.8mm和2.0mm。
條料寬度的計(jì)算：擬采用無(wú)側(cè)壓裝置的送料方式，由
D—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
—條料寬度偏差（查表得=0.4）
a—側(cè)搭邊值（查表得a=2mm）
c1—導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙,取值為0.08mm
代入數(shù)據(jù)計(jì)算，取得條料寬度為25.28mm。
導(dǎo)尺間距離的計(jì)算：由s=,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得導(dǎo)尺間距離為25.36mm。
材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用1500 mm×1000 mm×0.3 mm的冷軋薄鋼板。
每塊可剪1500mm ×25 mm規(guī)格條料60條，材料剪切利用率達(dá)100%。由文獻(xiàn)﹝2﹞ 材料利用率通用計(jì)算公式
=
式中 A—一個(gè)沖裁件的面積，mm2;
n—一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；
B—條料寬度，mm;
s—進(jìn)距， mm
得
==79.69%
1.2工藝方案的確定
1.2.1、工藝方案的確定
銅片零件所需的基本沖壓工序?yàn)槁淞虾蜎_孔，可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一：用簡(jiǎn)單模分兩次加工，即沖孔——落料。
方案二：沖孔落料復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級(jí)進(jìn)模。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計(jì)誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。
銅片零件內(nèi)有一個(gè)內(nèi)橢圓的孔，外形類似矩形的橢圓邊與條料邊之間的距離為2.0mm，大于此零件要求的最小壁厚（0.3mm）（1），可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、落料連續(xù)模。復(fù)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(shí)會(huì)影響沖壓速度，因此選用級(jí)進(jìn)模更為合理。
第二章 沖壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
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(gè)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。
送料方式：因是大批量生產(chǎn)，采用手工送料方式。
定位裝置：本工件在級(jí)進(jìn)模中尺寸是較小的，又是小批量生產(chǎn)，順沖時(shí)第一個(gè)工位采用始用擋料銷定位，第二個(gè)工位采用固定擋料銷定位。送料時(shí)廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上橢圓的孔做導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，依此作為條料送進(jìn)的精確定距。
導(dǎo)向方式：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。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導(dǎo)向均勻性，采用對(duì)角導(dǎo)柱模架。
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?，為了簡(jiǎn)化模具結(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0.3mm，料厚比較薄，為了簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)和達(dá)到可靠的卸料力，選用剛性卸料板來(lái)卸下條料廢料。
第三章模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算
3．1沖壓力與壓力中心的計(jì)算，初選壓力機(jī)
3.1.1沖裁工序總力的計(jì)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。
沖銅片內(nèi)的一個(gè)橢圓孔，落外型料的力P3，向下推出第二個(gè)沖孔廢料的力P1，向下推出第一個(gè)沖孔廢料的力P2，向下推出工件的力P4。由剛性卸料板卸條料的廢料的力不是壓力機(jī)提供的，故不用計(jì)算在內(nèi)。
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動(dòng)、材料力學(xué)性能及材料厚度偏差等因素的影響，實(shí)際計(jì)算沖裁力時(shí)按下面公式：
P=KLtτ﹝3﹞
式中 P—沖裁力（kN）
L—沖裁件剪切周邊長(zhǎng)度（mm）
t—沖裁件材料厚度（mm）
τ—被沖材料的抗剪強(qiáng)度(MPa)
K—系數(shù)，一般取1.3。
上式中抗剪強(qiáng)度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān)，可在手冊(cè)中查詢。為方便計(jì)算，可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達(dá)式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 σb—被沖材料抗拉強(qiáng)度(MPa)。查手冊(cè)﹝1﹞表8—7得QSn4-4-2.5的σb=294MPa
P1=9.65×0.3×294=0.851kN
P3=58.631×0.3×294=5.171kN
推件力 Pt=nKtP
Kt—推件力系數(shù),由手冊(cè)查得Kt=0.055
n—同時(shí)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(cè)﹝2﹞表2—40可得和h=4mm,故n=13.2
P4=13.2=0.616kN
P6=13.2×0.055×5.171=3.932kN
P總=P1 +P3+P4 +P6=0.851+0.498+5.171+0.616+0.090+3.932=11.702kN
3.1.2．初選壓力機(jī)
查文獻(xiàn)[4]開式可傾壓力機(jī)參數(shù)初選壓力機(jī)型號(hào)為JG32-4，見(jiàn)表一。
公稱壓力/KN 40
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm 3
滑塊固定行程/mm 40
滑塊調(diào)節(jié)行程/mm 40/6
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)(不小于)(次/min) 200
(快速型)發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm1
(快速型)滑塊行程/mm 20
(快速型)行程次數(shù)(不小于)(次/min) 400
(最大閉合高度)固定臺(tái)和可傾/mm 160
(最大閉合高度)活動(dòng)臺(tái)位置(最低/最高)/mm -
閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 35
(標(biāo)準(zhǔn)型)滑塊中心到機(jī)身距離(吼深)/mm 100
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)/mm 280×180
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)/mm 130×60
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(直徑)/mm 100
(標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于)/mm 130
(加大型)滑塊中心到機(jī)身距離(吼深)/mm -
(加大型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)/mm -
(加大型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)/mm -
(加大型)工作臺(tái)孔尺寸(直徑)/mm -
活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺(tái)平面之距離/mm-
模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф30×50
工作臺(tái)板厚度/mm 35
傾斜角(不小于)(°) 30
3.1.3壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌與模具的導(dǎo)向部分不正常的磨損，還會(huì)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(jì)算大凸模的壓力中心
圖3-1：壓力中心的計(jì)算（a）
計(jì)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(jiàn)圖）
②、在任意距離處作x-x軸y-y軸
③、 分別計(jì)算出各線段和橢圓的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3,
④、大凸模的壓力中心到坐標(biāo)軸的距離下式確定：
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
=9.53mm
到x-x軸的距離,因?yàn)楣ぜ男螤钍菍?duì)稱的，所以
y0=0
⑤、由于其余凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為
圖3-2： 壓力中心的計(jì)算（b）
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
=8.426mm
到x-x軸的距離
y0=
=-3.4mm
3．2模具主要零件和主要工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.1工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
由于制件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。
沖孔時(shí)，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)，由手冊(cè)﹝1﹞查表2-30得：IT14級(jí)時(shí)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、沖裁一個(gè)橢圓孔凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
凸模尺寸
由手冊(cè)表2-10查得△=0.25
dap=（d+x△）-δp0 =(2+0.5×0.025)0-0.01 =2.0120-0.01
dar=（r+x△）-δp0 =(0.9+0.5×0.025)0-0.01 =0.9120-0.01
凹模尺寸
由表2-23得Zmin=0.012
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(2+0.5×0.25+0.012)0+0.01 =2.1370+0.01
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(0.9+0.5×0.25+0.012)0+0.01 =1.1370+0.01
②、外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計(jì)算
因此落料件為復(fù)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(duì)模具的加工設(shè)備的精度要求。
采用配作法，計(jì)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(gè)尺寸在磨損過(guò)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(jì)算公式計(jì)算。
a、凹模磨損后會(huì)增大的尺寸-------第一類尺寸A
第一類尺寸：Aj=(Amax-x△)0+0.01△
b、凹模磨損后會(huì)減小的尺寸-------第二類尺寸B
第二類尺寸：Bj=(Bmax+x△)0-0.01△
c、凹模磨損后會(huì)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(jì)算如下：
圖3-3： 落料凹模刃口部分尺寸
第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：
A1=(Amax-x△) 0+0.01△=(4.2-0.5×0.30) 0+0.01×0.0.30=4.150+0.03
A2=(Amax-x△) 0+0.01△=(20.89-0.5×0.52) 0+0.01×0.52=20.630+0.031
A3=(Amax-x△) 0+0.01△=(6.8-0.5×0.36) 0+0.01*0.36=6.680+0.036
A4=(Amax-x△) 0+0.01△=(2.5-0.5×0.25) 0+0.01×0.25=2.4750+0.025
A5=(Amax-x△) 0+0.01△=(6-0.5×0.36) 0+0.01*0.36=5.820+0.036
第二類尺寸：磨損后減小的尺寸：
Bj=(Bmax+x△)0-0.01△=(3+0.5×0.25) 0+0.01*0.25=3.1250+0.0025
第三類尺寸：凹模磨損后會(huì)保持不變的尺寸：
Cj=(Cmin+0.5△)60.125△=(12.59+0.5×0.43) =12.80560.024
落料凸模的基本尺寸與凹模相同，不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件中注明：凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值Zmin=0.012
圖3-4：落料凸模刃口部分尺寸
（2）工作零部件的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
沖橢圓孔的凸模，為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級(jí)形式如圖6所示：
圖3-5： 沖孔凸模的結(jié)構(gòu)形式
凸模長(zhǎng)度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的，其凸模長(zhǎng)度用下列公式計(jì)算：
L=h1+h2+h3+h
式中 L—凸模長(zhǎng)度， mm
h1—凸模固定板高度，mm
h2—卸料板高度，mm
h3—導(dǎo)尺高度，mm
h—附加高度，一般取15~20mm
圖3-6： 整體式凹模的局部結(jié)構(gòu)
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(shí)承受彎曲力矩，若凹模高度H及模壁厚度C不足時(shí)，會(huì)使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復(fù)雜，凹模高度可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即
凹模高度H=KB
凹模壁厚C=(1.5~2)H
式中B----凹?？椎淖畲髮挾萴m；
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=0.20×20=4mm 按表取標(biāo)準(zhǔn)值4mm
凹模壁厚C=1.5H = 1.5×4=6mm
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d,
圖3-7：凹模上的螺孔設(shè)計(jì)與選用
d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為6mm，所以根據(jù)表2.46﹝2﹞查得螺孔選
用4×M5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=1.8d=1.8×5=9mm
a3=2.0d≈10mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為34mm，最大間距為47mm。
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于10。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須選用矩形凹模板63×50×10（JB/T7643.1）
沖裁橢圓孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度 小凸模長(zhǎng)度 L=36mm
由小凸模刃口d=5.15mm查手冊(cè)﹝2﹞表2.54可知 h=3mm, D1=9mm, D=6mm, L=36
t—沖裁材料厚度，mm
—沖裁材料的抗剪強(qiáng)度，MPa
—凸模材料許用強(qiáng)度，取（1.0~1.6）×103MPa
dmin≥==0.402mm 所以承壓能力足夠。
抗縱向彎曲力校核 對(duì)于圓形凸模（有導(dǎo)向裝置）
?。蹋恚幔?70d2/
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長(zhǎng)度，mm
F ——沖模力,N
ｄ——凸模最小截面的直徑，mm
Lmax≤270d2/=270×22/=66.5mm 所以長(zhǎng)度適宜。
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 ==122MPa
凸模固定板端面壓力超過(guò)了80～90ＭＰa，為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個(gè)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(jiàn)手冊(cè)﹝２﹞表15.60，查得63×50×4
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6），其凹模刃口高度由表2.40查得h=4mm，β=
外形落料凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標(biāo)準(zhǔn)化（包括外形尺寸和厚度）
外形凸模的設(shè)計(jì)：外形凸模用線切割機(jī)床加工成直通式凸模，用兩M8的螺釘固定在墊板上，由于采用固定卸料板，凸模按下式計(jì)算（圖9）： 圖3-8： 凸模長(zhǎng)度的確定
L=h1+h2+h3+h
其中： h1為固定板厚度（10 mm），h2
為卸料板厚度（4mm），h3為導(dǎo)料板厚度（5 mm）， h為附加長(zhǎng)度，主要凸模進(jìn)入凹模的深度（1mm）及模具閉合狀態(tài)下
卸料板到凸模固定板間的安全距離（15mm～20mm）等因素。
所以：L=10+4+5+15=34 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(jiàn)手冊(cè)﹝２﹞表15.57可得63×50×10
凹模組件的尺寸確定和示意圖
凹模采用整體式凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
圖3-9： 整體式凹模的尺寸
凹模的長(zhǎng)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(dǎo)尺發(fā)揮作用，保證送料粗定位精度。
選取凹模邊界為60mm×53mm。凹模材料選用Cr12制造，熱處理硬度為58～62HRC。
3.2.2定位裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
始用擋料塊的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化（尺寸、位置、標(biāo)準(zhǔn)與示意圖）
圖3-10： 始用擋料銷的設(shè)計(jì)
材料：45鋼 GB/699—88
熱處理：硬度43～48HRC
技術(shù)條件：按GB2870—81
固定擋料銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
固定擋料銷的設(shè)計(jì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件，選用此擋料銷如圖
圖3-11： 固定擋料銷的結(jié)構(gòu)
選用直徑φ3mm，h=2mm材料為45鋼A型固定擋料銷（JB/T7649.10—94）
根據(jù)分析選用廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置如圖
廢料孔前端定位時(shí)擋料銷位置
圖3-12： 固定擋料銷的位置
=C+()+0.1
——擋料銷與導(dǎo)正銷的間距，mm
C——連續(xù)模的步距，mm
dr——導(dǎo)正銷的直徑，mm
d——擋料銷頭部直徑，mm
=6.8+()+0.1=6.5mm
導(dǎo)正銷的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
導(dǎo)正銷主要用于級(jí)進(jìn)模上，消除擋料銷的定位誤差，以獲得較精確的工件。導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尺寸精度，材料的熱處理等可參照J(rèn)B/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊(cè)[2]選用如圖
圖3-13：導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)形式
D=d-2a
D——導(dǎo)正銷直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
2a——導(dǎo)正銷與孔徑兩邊的間隙
沖裁橢圓孔的導(dǎo)正銷 查表得h=0.6t 2a=0.05mm
D=d-2a=1.8-0.05=1.75mm
h=0.6×0.3=0.18mm
導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
經(jīng)查表分析得]導(dǎo)料板長(zhǎng)度L=83mm，寬度B=12.5mm ，厚度h=4mm
圖3-14： 導(dǎo)料板的設(shè)計(jì)
3.2.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選用
由凹模周界可以選取標(biāo)準(zhǔn)模架。
凹模周界Ｌ＝63mm,B=50mm,閉合高度h1=100mm
材料為ZG45(ZG310-570),0I級(jí)精度的對(duì)角導(dǎo)柱模架。
導(dǎo)柱標(biāo)記：163110 GB/T2861.1—90
183110 GB/T2861.1—90
導(dǎo)套標(biāo)記：16365323 GB/T2861.6—90
18365323 GB/T2861.6—90
上模座標(biāo)記：63350325 GB/T2855.1—90
下模座標(biāo)記：63350330 GB/T2855.2—90
模柄標(biāo)記：A32379 JB/T 7646.2
圖3-15：對(duì)角導(dǎo)柱示意圖
模柄與上模座的聯(lián)接采用壓入式的結(jié)構(gòu)如圖17所示。
圖3-16： 旋入式的模柄
3.2.4卸料裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)化
在前面已經(jīng)確定了采用剛性卸料板，設(shè)計(jì)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(dǎo)向作用，并能對(duì)小凸模起保護(hù)作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊(cè)[2]表15.28得：
卸料板長(zhǎng)度L =63mm,寬度B=50mm厚度h0=10mm
此模具中，卸料板對(duì)沖孔落料凸模起導(dǎo)向作用，卸料板和凸模按H7/h6配合制造.
3.2.5聯(lián)接件的選用與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標(biāo)記：35鋼M6330 GB70—85
螺釘標(biāo)記：35鋼M6330 GB68—76
圓柱銷釘標(biāo)記：35鋼5365 GB 119—86
止動(dòng)圓柱銷標(biāo)記：35鋼436GB119—86
第四章繪制模具總裝圖
前面各節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)好了銅片沖孔落料連續(xù)模各零件，根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，銅片沖孔落料連續(xù)模的總裝圖如下。
圖4-1： 銅片沖孔落料連續(xù)?？傃b圖
1-模柄2-鎖緊銷 3-銷釘 4-螺釘5-導(dǎo)柱6-導(dǎo)套7-上模座8-墊板9-固定板 10-凸模11-卸料板12-導(dǎo)尺13-凹模 14-下模座15-內(nèi)六角螺釘16-銷釘17-始用擋料塊18-固定擋料塊
4．1模具零件材料選用一覽表
表4-1： 模具材料的選用
19
導(dǎo)正銷
1
45鋼
18
固定擋料塊
1
45鋼
GB/T2866.1—81
17
始用擋料銷
1
45鋼
JB/T7649.10—94
16
圓柱銷
6
35鋼
GB 119—86
15
內(nèi)六角螺釘
4
35鋼
GB70—85
14
下模座
1
HT200
GB/T2855.2—90
13
凹模
1
Cr12
12
導(dǎo)料板
2
11
卸料板
1
45鋼
10
凸模
1
Cr12
9
凸模固定板
1
45鋼
8
墊板
1
45鋼
7
上模座
1
HT200
GB/T2855.1—90
6
導(dǎo)套
2
20
GB/T2861.6—90
5
導(dǎo)柱
2
20
GB/T2861.1—90
GB/T2861.1—90
4
內(nèi)六角螺釘
4
35鋼
GB70—85
3
圓柱銷
2
35鋼
GB 119—86
2
鎖緊銷
1
45鋼
JB/T7649.10—94
1
模柄
1
Q235
JB/T 7646.1
序號(hào)
名稱
件數(shù)
材料
備注
結(jié)束語(yǔ)
銅片件屬于簡(jiǎn)單沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定本制件是兩次沖裁成的，然后相應(yīng)選取各次沖裁時(shí)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是最后一次沖壓模具設(shè)計(jì)，需要計(jì)算沖壓時(shí)的間隙、工作零件的圓角半徑、尺寸和公差，并且還需要確定模具的總體尺寸和模具零件的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)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(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
銅片件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，高度不高適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，必須有足夠的高度，因此需要改變導(dǎo)柱、導(dǎo)套的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)。便以以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
銅片模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合理的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
時(shí)光如電，歲月如梭，大學(xué)三年一晃而過(guò)，而我也即將離開我們尊敬的老師、友好的同學(xué)和熟悉的校園走進(jìn)社會(huì)。在這畢業(yè)之際，作為一名工科的學(xué)生，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一件必不可少的事。
畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)廣泛，很多都是我門的教科書上沒(méi)有的，這就需要自己到圖書館查找所需的資料。在設(shè)計(jì)中，涉及很多計(jì)算的問(wèn)題，必須通過(guò)所學(xué)知識(shí)、相關(guān)的資料及自己的不斷努力才能解決。
在學(xué)校中，我們所學(xué)的主要是理論性知識(shí)，實(shí)踐性比較欠缺，而畢業(yè)設(shè)計(jì)就相當(dāng)于實(shí)戰(zhàn)前的一次演練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以把我們以前學(xué)的專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，使我們既溫故又學(xué)到更多新的知識(shí)；這不但提高了我們解決問(wèn)題的能力，開闊了我們的視野，在一定程度上彌補(bǔ)我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于資質(zhì)有限，很多知識(shí)掌握的不是很牢固，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中難免要遇到很多問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我們有了一定的餓設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)；同時(shí)在老師的悉心指導(dǎo)及同學(xué)的熱心幫助下，我克服了一個(gè)又一個(gè)的困難，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不斷完善。在此，我在設(shè)計(jì)中不斷思考問(wèn)題，研究問(wèn)題，咨詢問(wèn)題，汲取了更系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)，使自己的能力得到很大程度的提高。
最后，再次感謝原老師、于老師等在這一段時(shí)間給予無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，并向你們致以深深的敬意！在以后的工作上，不辜負(fù)你們對(duì)我們寄予的厚望！
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