三門峽職業(yè)技術(shù)學院2011屆畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目：電氣開關(guān)過墊片沖壓模具設(shè)計姓 名： XXX 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 學 號： 0801130XXX 指導教師： 曹國英 2010年12月17日電氣開關(guān)過墊片沖壓模具設(shè)計摘要沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成形工程技術(shù)。本文設(shè)計是以AutoCAD平面設(shè)計基礎(chǔ)上的計算機輔助設(shè)計。觸片零件的材料選用H62，是優(yōu)質(zhì)的黃銅，具有良好的塑性與加工性能以及導電、導熱性能。此零件為帶翻邊孔的彎曲件，經(jīng)核算得出一次翻孔即可達到翻孔高度。彎曲采用向上彎曲形式，帶料采用浮；料銷托起送料，且彎曲件最終從帶料中被分離落到模具外的集料器里，操作方便安全。但此零件的外形是異形，彎曲部分的凸、凹模也為異形，凸模、凹模的制造較為困難，一般采用電火花，線切割加工，加工精度較高。另外，既然是彎曲，那就不可避免地會產(chǎn)生回彈，回彈是金屬板料沖壓中的主要缺陷之一，它可以通過修正模具形狀加以解決。這些模具結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)周期短，成本低，工件表面質(zhì)量好，尺寸精度高，且操作方便，生產(chǎn)效率高。關(guān)鍵詞：CAD；壓力機；凸、凹模AbstractStamping is using installed in punching equipment (mainly press on to materials moulds) pressure,So as to produce separation or plastic deformation, thus obtaining required parts (known as punching or stamping) of a kind of pressure processing methods. Stamping is usually at room temperature for material for cold deformation processing, and mainly USES the sheet metal processing into the parts, so also called cold stamping or sheet metal stamping. Stamping pressure is material processing or plastic processing is one of the main methods in material forming engineering techniques. This design is based on AutoCAD graphic design of computer aided design. Touch slice parts material selection of H62, is the quality of brass, with good plasticity and machining performance and conductive, heat conduction performance. This parts for belt flanging hole, via accounting bending parts that once the hole flanging can achieve the hole flanging height. Bending by bending upwards form, bring materials adopted float, Material pin sunof feeding, and bending parts eventually brought in from feeding separated fall outside the distributor in integrating mould, convenient operation safety. But the parts of appearance is alien, bending part of the convex, concave die for alien, the punch, concave die manufacturing is very difficult, generally USES electric spark wire-cutting processing, the processing precision. In addition, since is curved, that will inevitably cause rebound, rebound is the main defects in sheet metal stamping, it can be modified by one of the mould shape to try to solve. The mould structure is simple, production cycle is short, low cost and good quality, workpiece surface dimension precision is high, and convenient operation and high production efficiency. 【Keywords】: CAD, Machine; Convex, concave die32目錄摘要11.緒論41.1 概述41.2 沖壓技術(shù)的進步41.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀51.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)51.5 課題的主要特點及意義72沖壓工藝方案的制定82.1 工藝分析82.2 排樣圖設(shè)計93.1 條料定位裝置113.2 出料裝置133.3 模具結(jié)構(gòu)特點133.4 模具工作過程134模具零件的設(shè)計與計算144.1 凸、凹模刃口尺寸的計算144.1.1 凸、凹模間隙的選擇144.1.2 凸、凹模刃口尺寸計算144.2 凸、凹模的設(shè)計194.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式194.2.2 凸模長度的確定194.2.3 凸模的強度計算204.2.4 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計214.2.5 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定214.3 模板的設(shè)計234.4 卸料彈簧的選用244.5 其它零件的設(shè)計245沖壓設(shè)備的選用265.1 沖壓力的計算266壓力中心的計算286.1 計算步驟286.2 計算壓力中心287總結(jié)30參考文獻31結(jié)束語錯誤！未定義書簽。1.緒論1.1 概述沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學、數(shù)學、金屬材料學、機械科學以及控制、計算機技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。1.2 沖壓技術(shù)的進步進幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍1?，F(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式計算機集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計算機等技術(shù)融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個新的高度。1.3 模具的發(fā)展與現(xiàn)狀模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點主要應(yīng)表現(xiàn)在 2：（1）汽車覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標準件；（5）其它高技術(shù)含量的模具。目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上2，但在整個模具設(shè)計制造水平和標準化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計制造方法、手段上已基本達到了國際水平，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)化進程中前進了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進模和多功能模具相比，存在一定差距2-3。1.4 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)沖壓技術(shù)的進步首先通過模具技術(shù)的進步來體現(xiàn)出來。對沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。20世紀60年代初期，國外飛機、汽車制造公司開始研究計算機在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用。通過以計算機為主要技術(shù)手段，以數(shù)學模型為中心，采用人機互相結(jié)合、各盡所長的方式，把模具的設(shè)計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機整體，使模具技術(shù)進入到綜合應(yīng)用計算機進行設(shè)計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進步的特征。模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計算機對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進行設(shè)計和優(yōu)化4。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡單到復雜，從試點到普及的過程。進入本世紀以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。在級進模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀初，美國UGS公司與我國華中科大學合作在UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計、條料排樣、壓力計算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場。與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關(guān)機構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級進模CAD/CAM系統(tǒng)。我國從上世紀90年代開始，華中科技大學、上海交通大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學模具技術(shù)國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征的級進模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、標準件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學開發(fā)出多工位彎曲級進模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等4。展望國內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀的科學技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計算機技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當今最好的設(shè)計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在4：（1）模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪；（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；（4）與先進制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。1.5 課題的主要特點及意義該課題主要針對電器開關(guān)過電片零件，在對過電片沖孔、落料和壓彎等成形工藝分析的基礎(chǔ)上，提出了該零件采用多工位級進模的沖壓方案；根據(jù)零件的形狀、尺寸精度要求，設(shè)計過程中綜合考慮采用“雙列直對排法”排樣，成形側(cè)刃定位，保證工件的尺寸和形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產(chǎn)率。本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設(shè)計者的創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力，開闊設(shè)計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺。2沖壓工藝方案的制定圖2-1 零件圖材料：H68普通黃銅   料厚：0.5mm該零件為某電器開關(guān)過電片，是一家電器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品中的一個主要零件，如圖2-1所示,其作用是通過開關(guān)扳手的運動由過電片讓電流通或斷。該零件生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，零件結(jié)構(gòu)緊湊，沖裁壁厚很?。ㄗ钚√帪?.75mm），成形過程相互干涉，在復合模中難于實現(xiàn)；若用簡單的落料、沖孔、彎曲模等單工序模也可達到?jīng)_壓要求，這樣模具雖然簡單了，但是沖壓所用的設(shè)備和人員較多，沖壓工序中的定位也較麻煩，加上零件較小，裝料時易產(chǎn)生不安全的現(xiàn)象，而且工序較多效率較低故不被推廣。為減少零件在生產(chǎn)中的多次定位對其精度和生產(chǎn)率的影響，一要產(chǎn)品批量較大，對零件的一致性要求較高，二是具有H68良好的彎曲和沖裁性能，經(jīng)過反復比較，適宜采用較為復雜的多工位級進模制造。2.1 工藝分析本電器開關(guān)過電片從總體上看是一個帶雙孔的“”形彎曲件，該零件需要控制的尺寸有，分別為公差等級IT11，IT12級，其余尺寸均為未注公差，可以按IT12級取公差。該零件材料為H68普通黃銅，料厚為0.5mm，因而從尺寸精度和材料方圖2-2 零件展開圖面分析比較適合用沖壓加工。經(jīng)計算得零件毛坯展開尺寸，如圖2-2所示，最長處為22.86mm，最寬處為6.8mm，屬于小型沖壓件。由于“”形彎曲件兩直邊折彎方向相反，故彎曲模必須有兩個方向的彎曲動作。現(xiàn)改為“”形彎曲件，它是“”形件的成對彎曲，然后再切斷為二個“”形件，這樣使兩邊的彎曲力相互平衡，同時也減少了彎曲時的毛坯移動。2.2 排樣圖設(shè)計排樣圖是多工位級進模設(shè)計的關(guān)鍵，它具體反映了零件在整個沖壓成形過程中，毛坯外形在條料上的截取方式及與相鄰毛坯的關(guān)系，而且對材料的利用率、沖壓加工的工藝性以及模具的結(jié)構(gòu)和壽命等有著顯著的影響故應(yīng)針對零件和零件展開后的工藝特點，并綜合考慮工藝分析各個因素后，設(shè)計合理的排樣圖及具體工位安排。故：條料寬度 b=22.86mm×2 + 1.2mm×2 + 1.8mm =49.92mm，取b=50mm；沖壓進距 h=6.8mm + 5mm + 1.2mm×2 =14.2mm毛坯排樣圖如圖2-3所示：圖2-3 排樣圖根據(jù)以上分析，沖壓如圖2-1所示的零件的級進模分為四個工位。第一工位：定距沖外形；第二工位：沖圓孔和腰形孔；第三工位：“”形彎曲，由導正銷在圓孔中定位；第四工位：切斷“”形件，分離得四個“”形制件。計算材料的利用率，一個進距內(nèi)的沖裁面積A：A=92.5mm2+19.6mm2×4+15.9mm2×4+51.8 mm2=286.3 mm2其中，A包括一個進距內(nèi)沖出的小孔面積142mm故一個進距的材料利用率為：=59.7%若沖出的小孔材料可以加以利用，則由本排樣方案計算一個進距的材料利用率為：3模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計模具總體結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，該模具采用后側(cè)導柱模架，沖圓孔凸模19，沖腰形孔凸模18，切斷凸模15，切邊凸模20，壓彎凸模（成形側(cè)刃）16，導正銷29分別和凸模固定板5采用壓入式裝配，用圓柱銷23在上模座上定位，與墊板4一起固定在上模座上；凹模11采用整體加工而成，為了便于制造、試模和維修，壓彎凹模鑲塊17兩件采用鑲拼結(jié)構(gòu)，嵌入沖裁凹模槽孔內(nèi)，并用螺釘加以固定；條料送進步距由成形側(cè)刃定位控制，制件彎曲由導正削精定位，所有凸模卸料由彈性卸料板7完成，沖孔、切邊和切斷廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件從料頭分離，由模具終端沿凹模斜面自動落下。3.1 條料定位裝置由于側(cè)刃定距方式使沖壓時材料送進準確可靠，但增加了材料的消耗，也使模具的制造維修趨于復雜。側(cè)刃的成形沖切即發(fā)揮了側(cè)刃定距的優(yōu)點，又使得有搭邊排樣的有廢料沖壓變?yōu)闊o廢料、少廢料沖壓。成形側(cè)刃沖壓是將擬選用的側(cè)刃與工件某部分的沖裁結(jié)合，利用沖切出條（帶）料的缺口代替普通側(cè)刃的切邊缺口實現(xiàn)送料限位定距，省去普通側(cè)刃沖切后仍需留出落料沖切的搭邊，實現(xiàn)少無廢料排樣的沖裁7。資料表明：在級進模上使用成形側(cè)刃與使用普通側(cè)刃相比，不僅可以節(jié)省沖壓材料6%-10%，成本降低2%-6%，而且可以使連續(xù)沖壓保持較高的勞動生產(chǎn)率的同時，保證工件具有較高的尺寸和形狀位置精度。圖3-1 模具結(jié)構(gòu)示意圖1-模柄 2-上模板 3-圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘 4-墊板 5-凸模固定板 6-彈簧                7-卸料板  8-導套  9-導柱  10-下模板  11-凹模  12-墊板  13-內(nèi)六角圓柱頭螺釘       14-圓柱銷   15-切斷凸模   16-壓彎凸模   17-凹模鑲塊   18-沖腰形孔凸模           19-沖圓孔凸模20-切邊凸模（成形側(cè)刃） 21-開槽圓柱頭螺釘22-承料板                  23-圓柱銷24-內(nèi)六角圓柱頭螺釘25-圓柱銷26-圓柱銷27-開槽沉頭螺釘                  28-導料板  29-導正銷  30-開槽沉頭螺釘  31-螺塞  32-彈簧 本設(shè)計在送料前進方向的兩側(cè)采用雙成形側(cè)刃定距，如圖2-3所示，即為使用成形側(cè)刃的排樣圖，側(cè)刃長度稍大于送料進距，以便導正銷伸入預(yù)沖孔時導料略后退。成形側(cè)刃尺寸按式（3-1）計算：L=h+（0.050.10）                   （3-1）式中，L成形側(cè)刃斷面沿送料方向的長度（mm），這里；      h步距（mm）精確定位由導正銷29與條料上的導正孔5來實現(xiàn)，該模具裝有2件導正銷，結(jié)構(gòu)形式如圖3-1所示，條料寬度方向由左、右導料板28導向，承料板22承料。3.2 出料裝置采用彈性卸料板7卸料，彈性卸料板由彈簧6產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料，并穿過卸料螺釘3桿部安裝在凸模固定板與卸料板之間。導正銷與導正孔之間存在一定的間隙，一般可以避免導正銷卡在導正孔內(nèi)，若為了防止導正銷卡在導正孔內(nèi)，可以采用在局部設(shè)計卸料塊與彈簧，靠彈簧產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料。沖孔、切邊廢料和切斷廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具終端沿斜面自動落下。3.3 模具結(jié)構(gòu)特點 采用雙成形側(cè)刃對稱布置，切邊定距，沖出工件部分外形，充分利用料頭和料尾。為了便于送料，在沖切外形時工件之間留有一定的搭邊連接，在沖彎后再切去，工件成形后由凹模11終端的斜面滑出。3.4 模具工作過程 將裁剪好的寬度為50mm的條料放在下模上，并依靠成形側(cè)刃定位。第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，切邊凸、凹模完成切廢料工序；第二步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下行沖孔凸、凹模完成沖孔工序，廢料從下模的下漏料孔排出；第三步：上模上行條料靠手動向前送一步，上模下行由導正銷精確定位，彎曲凸、凹模完成彎曲工序；第四步：上模上行條料靠手動繼續(xù)向前送一步，上模下行由切斷凸、凹模完成切斷工序，廢料從下模的下漏料孔排出，同時有四個制件從模具終端落下，完成整個沖壓過程。 4模具零件的設(shè)計與計算4.1 凸、凹模刃口尺寸的計算4.1.1 凸、凹模間隙的選擇凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質(zhì)量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設(shè)計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻8表2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.025 mm， Zmax=0.045 mm。至于壓彎時凸模與凹模之間的間隙，按材料的性能、厚度以及彎曲件的高度和寬度（彎曲線的長度），取單邊間隙C=（1.01.1）t，這里取C=0.5 mm。另外，設(shè)計中考慮在合模時使毛坯完全壓靠，以保證彎曲件的質(zhì)量和尺寸精度。4.1.2 凸、凹模刃口尺寸計算 沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設(shè)計沖模的主要任務(wù)之一。（1）切邊凸、凹模刃口尺寸計算由于該零件切邊形狀比較復雜，且為薄材料，為了保證凸、凹模之間的間隙值，擬采用凸、凹模配合加工的方法。先做凸模，然后配做凹模，具體可采用成形磨削加工刃口。圖4-1 零件切邊尺寸根據(jù)零件切邊形狀，如圖4-1所示，其中未標注公差的尺寸，按IT12級取公差。凸模磨損后尺寸變小的記為A類，有A1=, A2=, A3=，A4=，A5=尺寸變大的記為B類，有B1=, B2=,B3= 對于A類尺寸：查文獻6表2-11得：磨損系數(shù)x1=0.75, x2=1, x3=0.75, x4=1, x5=1A類尺寸按式(4-1)計算：               （4-1）式中，凸模制造公差，圖4-2 切邊凸模尺寸 對于B類尺寸：查文獻6表2-11得：x1=1, x2=1, x3=1B類尺寸按式(4-2)計算：             （4-2）該零件切邊凹模刃口各部分尺寸按上述切邊凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值ZminZmax=0.0250.045mm。切邊凸模尺寸標注如圖4-2所示。（2）沖圓孔凸、凹模刃口尺寸計算圖4-4 沖圓孔凸模尺寸圓孔形狀簡單，為制造方便，凸、凹模擬采用分開加工。圖4-3 圓孔尺寸圓孔尺寸如圖4-3，未注公差按IT12級處理有，按一般要求：模具精度較工件精度高23級，查文獻6表2-10得，這樣將不滿足分開加工條件：?？紤]到圓孔容易加工，可以適當?shù)奶岣咄?、凹模制造精度，?，取，這樣就滿足分開加工條件：先確定凸模刃口尺寸，查文獻6表2-11得：x=0.75，按（4-3）式計算：            (4-3)則：凹模刃口尺寸，按（4-4）式計算：           （4-4）則：,沖圓孔凸模尺寸標注如圖4-4所示（3）沖腰形孔凸、凹模刃口尺寸計算腰形孔尺寸如圖4-5，未注公差按IT12級處理有，孔心距。圖4-5 腰形孔尺寸腰形孔和圓孔同樣，比較容易加工，按上述沖圓孔凸、凹模刃口計算方法，適當提高模具制造精度，以滿足分開加工的條件，取，。確定凸模刃口尺寸，查文獻6表2-11得：x=1，根據(jù)（4-3）式有：沖腰形孔凸模尺寸標注如圖4-6所示。圖4-6 沖腰形孔凸模尺寸由式（4-4）得，凹模刃口尺寸為： 孔心距                 （4-5）式中 、凸、凹模孔心距的標稱尺寸（mm）；     工件孔心距的標稱尺寸（mm）；     工件孔心距的公差（mm）則：圖4-7 切斷搭邊尺寸（4）切斷凸模刃口尺寸計算零件切斷搭邊廢料形狀尺寸如圖4-7所示，其中未標注公差的尺寸，按IT12級取公差。按上述切邊凸、凹模刃口尺寸計算方法，凸、凹模采用配合加工，先加工凸模，然后配做凹模。同樣，凸模磨損后尺寸變小的記為A類，有A1=, A2=, A3=, A4=；尺寸變大的記為B類，有B1=。 對于A類尺寸：查文獻6表2-11得：x1=0.75, x2=1, x3=1, x4=1，由式（4-1）得：圖4-8 切斷凸模尺寸 對于B類尺寸：查文獻6表2-11得：x=1由式（4-2）得：    該零件搭邊廢料切斷凹模刃口各部分尺寸按上述切斷凸模的相應(yīng)部分尺寸配制，保證雙面間隙值ZminZmax=0.0250.045mm，切斷凸模尺寸標注如圖4-8所示。（5）壓彎凸、凹模刃口尺寸計算圖4-9 壓彎型槽相對位置壓彎型槽相對位置關(guān)系，如圖4-9所示，相對寬度尺寸標注在內(nèi)側(cè)，故應(yīng)以凸臺（相當于凸模）為基準，先計算凸臺尺寸。考慮到模具磨損和彎曲件的回彈，凸臺尺寸按（4-6）計算：           （4-6）式中，彎曲件基本尺寸(mm)；      彎曲件制造公差(mm)；      凸臺制造公差，按IT8級選取               則：兩個壓彎凸模刃邊相對位置尺寸（相當于凹模）按凸臺尺寸控制，保證單邊間隙C, 即：                              （4-7）故：4.2 凸、凹模的設(shè)計4.2.1 凸模的結(jié)構(gòu)和固定形式由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結(jié)構(gòu)也可采用加強型結(jié)構(gòu)。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結(jié)劑澆注法固定等9。圖4-10 凸模固定方式本設(shè)計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用T10A鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理。圓凸模可采用高精度外圓磨床加工，異形凸?？梢圆捎寐呓z線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質(zhì)量7。凸模固定方式如圖4-10所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端形成臺肩，以便固定，并保證在工作時不被拉出，安全可靠。4.2.2 凸模長度的確定凸模工作部分的長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質(zhì)量及精度有所下降，嚴重時甚至會使凸模折斷。根據(jù)模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式，凸模的長度為                                （4-8）式中，凸模的長度（mm）；      凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t<1.5mm的板料時，取1520mm；當t=1.52.5mm時，取2025mm；這里?。?#160;     卸料板的厚度（mm），取；      導料板的厚度（mm），?。?#160;     附加長度（mm）。主要考慮凸模進入凹模的深度（對于沖裁凸模取1mm，對于壓彎凸模根據(jù)零件彎曲高度取5.2mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板的到凸模固定板間的安全距離（取20mm）將各數(shù)據(jù)代入式（4-8）中得：    沖裁凸模長度     壓彎凸模長度 4.2.3 凸模的強度計算沖裁時凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當大的壓應(yīng)力。而在卸料時，又承受有拉應(yīng)力。因此，在一次沖裁的過程中，其應(yīng)力為拉伸和壓縮交變反復作用。在一般情況下，凸模的強度是足夠的，因此沒有必要作強度的校核9。但針對本過電片零件特點，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應(yīng)凸模的強度包括凸模的最小斷面（危險斷面）的承壓能力和抗彎能力進行校核。（1）凸模承受能力的校核對凸模最小斷面上的承受能力進行計算時，必須使沖裁力小于或等于危險斷面所允許的最大壓應(yīng)力。由9表2-9查得，對于材料為黃銅的沖件，最小的允許凸模相對直徑（）為0.610.85，而該模具中凸模刃口最小壁厚1.2mm，,故凸模承受能力滿足要求。（2）失穩(wěn)彎曲應(yīng)力的校核凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長度與導向方式有關(guān)，由卸料板導向凸模最大允許長度按式（4-9）計算：                  （4-9）式中，凸模最大允許長度（mm）；      凸模材料彈性模量，對于鋼材可取；  凸?；驔_孔直徑（mm）；  沖件材料厚度（mm）；  沖件材料抗剪強度（），這里對于H68普通黃銅現(xiàn)今對最小凸模直徑進行校核計算，將各數(shù)據(jù)代入式（4-9）中得：所以大于凸模長度，故滿足要求。顯然，其它凸模也滿足彎曲校核要求。4.2.4 凹模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計凹模在設(shè)計中采用整體加工而成，為了便于設(shè)計、制造、維修，壓彎凹模兩件采用鑲拼結(jié)構(gòu)，嵌入沖裁凹模孔內(nèi)，并用螺絲固定，凸、凹之間的間隙為一個料厚。壓彎凸模頭部設(shè)計為圓弧角（R=1），以避免壓彎時擦傷產(chǎn)品。在直角彎曲的壓彎凹?？拷蹚澗€處，設(shè)計一條校正筋，如圖4-11所示，使壓彎時在產(chǎn)品根部產(chǎn)生塑性變形，減小回彈，保證彎曲角。凹模材料與凸模相同，選用T10A鋼，淬火硬度HRC58-62。4.2.5 凹模結(jié)構(gòu)尺寸的確定凹模設(shè)計應(yīng)考慮的事項是關(guān)于凹模強度、制造方法及其加工精度等。特別是凹模孔的尺寸，在實用上是和制件尺寸一起來考慮的。它關(guān)系到制件質(zhì)量的好壞，因此對其加工表面質(zhì)量亦必須予以充分的考慮。凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強度。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結(jié)構(gòu)形式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，特別是對于復雜形狀的沖件，其凹模的強度計算就相當?shù)膹碗s。因而，在目前一般的生產(chǎn)實際情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等來進行概略的估算及經(jīng)驗修正的9。結(jié)構(gòu)尺寸計算如下：（1）凹模壁厚 凹模壁厚b按文獻10表14-5選擇。從排樣圖2-3知沖件料寬50 mm（>40-50 mm），料厚0.5 mm（0.8 mm），由文獻10表14-5取b=30mm。（2）凹模厚度：凹模厚度h根據(jù)沖裁力F按文獻10圖14-15選擇。先算沖裁力：                                 （4-10）式中，L 沖裁件周邊長度（mm）；t 材料厚度（mm），t=0.5mm；t 材料抗剪強度（MPa），=240MPa；K 系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。算得整個沖壓工序中沖裁周邊長度L=388mm，代入式（4-10）得： F=1.3×388×240×0.560KN由文獻10圖14-15中取凹模厚度h=20mm。（3）凹模外形尺寸根據(jù)排樣圖2-3所注尺寸和上述凹模厚度h與壁厚b，可以得出：凹模長L=124 mm；凹模寬B=110 mm；故初步有了凹模外形尺寸L×B×h=124×112×20 mm。根據(jù)要求，上述凹模外形尺寸須向國家標準靠攏，對照文獻10表14-6（摘自GB2858-81），將上述尺寸改為125×125×20 mm。（4） 刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計算10：沖件料厚t3 mm，h0=3 mm；沖件料厚t>3 mm，h0=t；所以，這里取h0=3 mm。（5） 凹模鑲塊尺寸設(shè)計對于凹模鑲塊的尺寸，可以參見相關(guān)零件圖紙。4.3 模板的設(shè)計標準的級進模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關(guān)鍵的三塊模板，也是級進模比不可少的11。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時還具有一定的導向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，既充當凹模刃口，又可以在其上鑲拼凹模鑲塊。另外，在進行級進模設(shè)計時，有一項很重要，就是設(shè)計讓位，一般彎曲或成形等工位的所有后續(xù)工位都需要讓位，而且要充分讓位，不但需要考慮靜態(tài)讓位，還要考慮動態(tài)讓位11。本設(shè)計中在凹模板上直接開槽讓位，工件成形后由凹模終端的斜面滑出，保證了送料的順暢。凹模外形尺寸前面已述，該級進模其它模板的外形尺寸設(shè)計如下：凸模固定板 ；上墊板     ；下墊板     ；導料板     ；卸料板     ；卸料板凸臺高度根據(jù)導向裝置導料板厚度來確定，取h =H-(0.10. 3)t=3-0.2×0.5=2.9 mm，所以卸料板整體高度為14.9 mm；上模板     （標準件）；下模板     （標準件）；故：模具閉合高度4.4 卸料彈簧的選用先算卸料力，查文獻8表2-15得卸料力系數(shù)，則：（1）根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)初定8根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為：（2）查文獻12表10-1，并考慮到模具結(jié)構(gòu)尺寸，初選彈簧參數(shù)為：彈簧鋼絲直徑d=2mm，彈簧中徑D2=12mm，節(jié)距t=4.28mm，工作極限負荷Fj=188N，自由高度h0=40mm，有效圈數(shù)n=8.5，工作極限負荷下變形量hj=17.3mm，展開長度L=396mm。規(guī)格標記為：彈簧2×12×40（3）彈簧預(yù)壓量。由Fj=188N，hj=17.3mm，考慮卸料的可靠性，取彈簧在預(yù)壓量為h1時就應(yīng)有150N的壓力，故：（4）檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述條件：沖裁時卸料板的工作行程h2=6.2mm;考慮凸模的修模量h3=4mm;彈簧的預(yù)壓量為h1=14.4mm；故彈簧總壓縮量為h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mmhj=17.3mm<24.6mm ，故所選的彈簧不合適。所以，改選彈簧鋼絲直徑d=3.0mm，彈簧中徑D2=18mm，節(jié)距t=6.13mm，工作極限負荷Fj=388N，自由高度h0=45mm，有效圈數(shù)n=6.5，工作極限負荷下變形量hj=18.2mm，展開長度L=481mm。規(guī)格標記為：彈簧3×18×45計算彈簧預(yù)壓量：故彈簧總壓縮量為：h1+h2+h3=7.0mm+6.2mm+4mm=17.2mmhj=18.2mm>17.2mm，所以該規(guī)格的彈簧滿足要求。4.5 其它零件的設(shè)計在級進模中，一些輔助零件對模具的順利工作也起著重要的作用。針對該級進模，這里主要介紹導正銷的設(shè)計。本級進模設(shè)計當中，通過導正削與在前一個工位上沖了的兩個的孔實現(xiàn)精確定位，保證產(chǎn)品的精度。進行導正銷設(shè)計時注意到控制導正銷的長度，保證當模具在自由狀態(tài)時導正銷的直壁部分伸出卸料板的長度要小于產(chǎn)品的一個料厚，這樣就可以有效地避免帶料現(xiàn)象11。模具在自由狀態(tài)時導正銷的直壁部分伸出卸料板的長度為0.3mm5沖壓設(shè)備的選用根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設(shè)備類型。開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應(yīng)用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。綜合考慮，采用開式曲柄壓力機。5.1 沖壓力的計算該級進模采用彈性卸料和下出料方式。由4.2節(jié)及4.4節(jié)計算知：；計算推件力，查文獻8表2-15得推件力系數(shù)，則：                      （5-1）式中，卡在凹?？卓谥械墓ぜ€數(shù)，取，故計算彎曲力，應(yīng)該是自由彎曲力與校正彎曲力之和。即                    （5-2）由于校正彎曲時，校正彎曲力比自由彎曲力大得多，故可以忽略，而的大小取決于壓力即的調(diào)整，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗計算初定為所以，所選壓力機的公稱壓力必須大于。5.2 選擇壓力機根據(jù)上述沖壓力的計算，初步選用型號為J23-16開式雙柱可傾壓力機。該型號壓力機主要技術(shù)規(guī)格如下8：公稱壓力 160KN;滑塊行程 55mm;最大閉合高度 220mm;最大裝模高度 180mm;連桿調(diào)節(jié)量 45mm;工作臺尺寸（前后mm左右mm） ;墊板尺寸（厚度mm孔徑mm） ;模柄孔尺寸（直徑mm深度mm） ;滑塊中心至床身中心距離 160mm;最大傾斜角 35°由4.3節(jié)計算知：模具閉合高度故，所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式還可以看出取在：，這樣可以避免連桿調(diào)節(jié)過長，螺紋接觸面積過小而被壓壞。6壓力中心的計算沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的壽命。因此，設(shè)計時應(yīng)該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超過所選壓力機模柄孔投影面積的范圍，以下通過解析法確定模具的壓力中心。6.1 計算步驟（1）建立平面直角坐標系；（2）計算出各單一圖形的壓力中心到坐標軸的距離x1、x2、x3、xn和y1、 y2、 y3、 yn ；（3）將計算數(shù)據(jù)分別代入式（6-1a）和（6-1b），即可求得壓力中心坐標（x0, y0）。                （6-1a）              （6-1b）6.2 計算壓力中心根據(jù)排樣圖設(shè)計及各工位在模具上的相對位置，建立直角坐標系，如圖6-1所示：圖6-1 壓力中心計算圖由對稱性可知，各工序沖壓力的合力作用點落在x軸上，即坐標，將所計算的各工位上的沖壓力及圖6-1中所標注的x坐標值代入式（6-1）中得：坐標，故在此坐標系中模具壓力中心坐標為（7，0）。所以該模具壓力中心（機床滑塊中心）與模具中心左右偏移10.5mm(可供模具安裝時參考)。7總結(jié)設(shè)計是源頭，設(shè)計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%80%。所以，作者在設(shè)計時詳盡地考慮了模具結(jié)構(gòu)，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設(shè)計，在實際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時，應(yīng)該多注意細節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時，要認真仔細，以防損傷模具。定期的維護、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。從整個設(shè)計過程來看，該電器開關(guān)過電片采用多工位級進模，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，加工簡單，操作方便，通過連續(xù)沖裁、彎曲等幾道工序一次成形，工作效高，零件成形質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)需求，而且該設(shè)計思路可擴展推廣到其它類似零件的產(chǎn)品模具設(shè)計中。當然，由于作者知識水平有限，對實踐的缺乏，當中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實踐當中不斷地完善和創(chuàng)新！參考文獻1 李碩本等編著.沖壓工藝理論與新技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，2002.112 中國模具工業(yè)協(xié)會.模具行業(yè)“十一五”規(guī)劃J.模具工業(yè)，2005（7）：3-83 李大鑫，張秀錦.模具技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述J.模具制造，2005 （2）：1-44 李德群，肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM的發(fā)展概況及趨勢J.模具工業(yè)，2005（7）：9-125 杜繼濤，甘屹.支架精密多工位級進模設(shè)計J.模具工業(yè)，2005（9）：15-176 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