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刀具材料
用于特定刀具的特定材料通常是由所需的恰當(dāng)?shù)毒叩牧W(xué)性能決定的。這些材料要在所需刀具功能和需求進(jìn)行認(rèn)真研究和估算之后才能選取。在大多數(shù)情況下，大量材料能夠滿足，最后的選擇是由材料的利用率和經(jīng)濟(jì)因素決定的。
用于工具的基本材料可分成三種主要的類型：黑色金屬材料、有色金屬材料、非金屬材料。黑色金屬材料以鐵作為金屬基本并包括工具鋼、合金鋼、碳素鋼和鑄鐵。有色金屬材料的除了鐵之外的作為金屬基體的材料，并包括鋁、鎂、鋅、鉛、鉍、銅和大量的合金。非金屬材料是那些諸如木材、橡膠、環(huán)氧樹脂、陶瓷和金剛石的不含有金屬基體的材料。為了恰當(dāng)?shù)倪x擇工具材料，我們應(yīng)當(dāng)掌握材料的一些物理性能和力學(xué)性能，以便確定所選材料對工具的功能和操作會有何影響。
物理和力學(xué)性能是能控制材料在一定條件下反應(yīng)的材料特性。物理性能是材料固有的并不會永久改變材料的物理性能。這些性能包括：重量、顏色、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率、熱膨脹率及熔點(diǎn)。材料的力學(xué)性能是通過熱處理或力學(xué)處理會永久改變的性能。這些性能包括強(qiáng)度、硬度、耐磨性、剛度、脆性、塑性、延展性、可鍛性及彈性模量。
從使用觀點(diǎn)來看，工具鋼應(yīng)用于加工和成型基本材料。例如將金屬、塑料和木材加工成所需要的形狀。從組成觀點(diǎn)來看，工具鋼是能夠淬火和回火的碳素合金鋼，工具鋼所需要的一些性能是高耐磨性和高硬度，好的耐熱性及能足夠加工材料的強(qiáng)度。有時(shí)，精密可能也非常重要。工具鋼也必須經(jīng)濟(jì)使用并能成型或機(jī)加工成所需要的形狀。
由于所需要的性能如此特殊，工具鋼常常在電爐中熔化用于精確的冶金質(zhì)量控制，對于工具鋼的冶煉，要最大限度地使鋼中的氣孔、偏析、雜質(zhì)以及非金屬夾雜物等含量盡可能地低一些。工具鋼要接受認(rèn)真的宏觀和微觀檢測的確保它們滿足嚴(yán)格的“工具鋼”的規(guī)格。
盡管工具鋼在總的鋼生產(chǎn)中占相對少的比例，但由于它們在其它鋼產(chǎn)品和工程材料中使用廣泛，所以有重要的地位。工具鋼的應(yīng)用包括鉆頭、拉深模、剪切刀片、凸模、擠出模和切削刀片。
在一些方面，尤其在高速切削方面是重要的，其它工具材料，例如，硬質(zhì)合金產(chǎn)品比工具鋼更是經(jīng)濟(jì)替代品。硬質(zhì)合金優(yōu)異性能是由于它的高硬度和高抗壓強(qiáng)度。其它工具材料越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中。
工具鋼的熱處理
熱處理是將金屬或合金加熱到一定溫度，并以不同速度降溫從而改變其結(jié)構(gòu)以達(dá)到控制性能的目的。加熱與冷卻控制相結(jié)合的方法，不僅決定著材料中的微觀組織的分布和性質(zhì)，而且也決定了材料內(nèi)部晶粒的大小。
熱處理應(yīng)該改善所需的合金或金屬。熱處理不同的一些目的如下所示：1.冷卻后去除應(yīng)變；
2.去除例如經(jīng)拉伸、彎曲或焊接而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；
3.增加材料的硬度；
4.改善機(jī)械加工性能；
5.改善刀具的切削性能；
6.增強(qiáng)耐磨性能；
7.使材料變軟，像退火；
8.改善材料的性能，像耐蝕性、耐熱性、磁性能或其它所要求的。
黑色金屬材料的熱處理：工具鋼中鐵是主要的成分，其中碳的增加是為了鋼可能硬化。在鋼中加入合金增強(qiáng)了普通碳素鋼中不具備的性能，例如在油或空氣中淬火能增強(qiáng)耐磨性、高剛度和好的安全。
黑色金屬材料的熱處理包含很多重要操作，這些操作通常以不同的名稱表示，例如正火、球化退火、去應(yīng)力退火、退火、淬火、回火及表面淬火。
正火包括將材料加熱到臨界以上100～200華氏溫度以及在空氣中冷卻。這大約超過了正常的淬火溫度100華氏溫度。
正火的目的是將在鍛造過程中粗化的晶粒細(xì)化。對于大多數(shù)中碳鋼來說，不管它是否合金化，在鍛造后或加工前推薦采用正火處理工藝，從而有利于成行更均勻的組織，并且在大多數(shù)情況下可改善材料的切削加工性能。
高合金淬火鋼的熱處理決不能采用正火，因?yàn)檫@樣會導(dǎo)致它們硬化及初終。
球化退火是退火的一種形式，在加熱或冷卻鋼，生產(chǎn)碳化物的圓形的或球狀的形式——鋼中碳的成分。
通常工具鋼球化退火是為了改善機(jī)械加工性能。這是碳素鋼通過加熱到1380～1400華氏溫度及比許多合金工具鋼高，保溫一到四個(gè)小時(shí)，然后在爐子里緩慢降溫。
去應(yīng)力退火，這是一個(gè)在成型、冷加工及在焊接或加工后冷卻中去除鋼中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的方法。它是最簡單的熱處理并只能通過加熱到1200～1350華氏溫度完成，然后空冷卻或隨爐冷卻。
大型模具通常粗加工后去應(yīng)力退火然后精加工。這不僅可以通過機(jī)加工而且也可通過隨后的熱處理將變形減到最小。由于局部加熱和冷卻循環(huán)相結(jié)合而且在焊接處變形，所以焊接部分也有內(nèi)應(yīng)力。這樣的內(nèi)應(yīng)力在機(jī)加工操作中將導(dǎo)致巨大的變形。
退火。退火過程是由將鋼加熱到高溫再保溫一段時(shí)間，通常緩慢冷卻。退火是通過相應(yīng)的特性為了產(chǎn)生均勻組織以及建立普通平衡條件。
工具鋼通常用于退火處理。有時(shí)候它需要再加工經(jīng)過淬火的刀具，然后這個(gè)必須被退火處理。對于這種類型的退火，鋼被輕微加熱超過它的臨界溫度并緩慢冷卻。
淬火。這是超過臨界溫度并快速冷卻以恰當(dāng)?shù)膶︿撨M(jìn)行硬化的過程。
回火。這是將鋼和合金淬火加熱到較低溫度下以減少內(nèi)應(yīng)力的過程。
表面淬火。鋼制品的表面滲碳和隨后的淬火操作在熱處理是重要階段。這個(gè)過程可能包括熔融的氰化鈉混合物、帶有活性的固體材料例如木炭或焦碳、固體滲碳、氣或油滲碳及干法氰化。
壓力機(jī)類型
壓力加工過程的特性是沖模在短的周期內(nèi)將加工材料切斷或變形的應(yīng)用。
壓力加工操作，一般是由單個(gè)的壓力少于一秒的時(shí)間內(nèi)完成產(chǎn)品的生產(chǎn)。
對于壓力機(jī)而言，壓力加工是用來支撐、導(dǎo)向及控制的。
電動(dòng)機(jī)。實(shí)質(zhì)上，壓力機(jī)是由機(jī)身、底座或墊板以及稱之為沖頭或滑塊的往返運(yùn)動(dòng)的零件組成。這個(gè)沖頭或滑塊是裝配在沖頭和工作臺上的特殊工具將力施加在加工材料上的。
能量儲存在機(jī)械壓力機(jī)旋轉(zhuǎn)的飛輪上或在液壓機(jī)上通過液壓系統(tǒng)供應(yīng)被傳輸?shù)經(jīng)_頭作直線運(yùn)動(dòng)。
壓力機(jī)類型。開式雙柱可傾壓力機(jī)也稱作開式壓力機(jī)，具有允許進(jìn)入加工區(qū)域的C形機(jī)身。這個(gè)機(jī)身可相對于基座傾斜一個(gè)角度，允許通過重力處理產(chǎn)品。開口的后壁允許從頭到尾的原料、工件及成品的加載和卸載。
壓力機(jī)的主要成分如下所示：
1.壓力機(jī)工作臺。一個(gè)矩形機(jī)身通常開口在中心，支撐墊板。
2.墊板。平的鋼板，從51到127毫米厚，壓力機(jī)工具和附件裝配在上面。墊板有從壓力機(jī)制造商獲得的標(biāo)準(zhǔn)的量度和中心孔。
3.沖頭或滑塊。壓力機(jī)上面的零件依據(jù)壓力機(jī)的大小和設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)通過一般距離的行程。沖頭的位置，并不是它的沖程，可以被調(diào)整。從工作臺的商表面到滑塊的下表面之間的距離，稱為壓力機(jī)的閉合高度。
4.打料桿。在壓力機(jī)上行程的機(jī)制操作，從凸模上頂出工件或沖裁件。
5.緩沖器。壓力附件裝配在墊板下面或里面，用于產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)和力；它是由空氣、石油、橡膠或彈簧或機(jī)構(gòu)聯(lián)合來驅(qū)動(dòng)。
傳統(tǒng)的閉式壓力機(jī)設(shè)計(jì)在工作臺的末端有導(dǎo)柱，通常通過窗口允許原料、工件及成品的加載和卸載。
特殊應(yīng)用方面，這種類型的壓力機(jī)也能用于從前往后的進(jìn)給輸送。
折彎機(jī)本質(zhì)上與開式壓力機(jī)相同，除了它的工作臺有6～20英尺長或更長。它基本上用于大型鈑金件的不同的彎曲操作。它也能用于一系列的凸模分離組件，做沖孔、開槽及成型。這種類型的操作用于低速成形件。加工消費(fèi)通常很低，但勞動(dòng)力消費(fèi)很高，是因?yàn)榱慵诿總€(gè)工位都是人工傳輸和定位。操作者必須遵循較好的安全操作并自始至終避免傷害。
液壓機(jī)主要用于成形操作和比大多數(shù)機(jī)械壓力機(jī)短的加工循環(huán)時(shí)間。液壓機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是加工壓力，行程及沖頭的速度可以調(diào)整。
雙動(dòng)壓力機(jī)用于大型鈑金零件的拉伸操作。這種類型的壓力機(jī)有外壓頭和二級內(nèi)壓頭。通過操作系統(tǒng)，凹模首先接觸材料并施加壓力允許凸模固定板適當(dāng)?shù)睦炝慵?
三動(dòng)式壓力機(jī)具有和雙動(dòng)壓力機(jī)相同的內(nèi)、外滑塊，此外，三動(dòng)壓力機(jī)工作缸還有一個(gè)滑塊，它可向上運(yùn)動(dòng)，從而在一個(gè)沖壓循環(huán)中允許反向拉伸。三動(dòng)式壓力機(jī)不廣泛使用。
曲柄連桿壓力機(jī)是用于壓花操作。啟動(dòng)裝置設(shè)計(jì)允許在沖頭行程的末端有很高的壓力。這種類型的壓力機(jī)采用曲柄結(jié)構(gòu)，這種曲柄結(jié)構(gòu)帶動(dòng)由兩個(gè)圍繞死點(diǎn)來回振動(dòng)的杠桿所組成的關(guān)節(jié)一起運(yùn)動(dòng)，這樣便在滑塊的沖程末端開緘短暫、有力的運(yùn)動(dòng)。
這些都是用于工業(yè)中基本的壓力機(jī)類型，即便越來越多的類型用于特殊場合。
在沖壓區(qū)域每個(gè)人必須首先要關(guān)注壓力機(jī)操作安全。在滑塊下工作時(shí)壓力機(jī)控制必須鎖定在關(guān)閉位置，安全塊放置在滑塊下面以防止它下滑。壓力機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須遵循適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)和安全規(guī)則。
麗水學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開 題 報(bào) 告
（200 屆）
題 目
指導(dǎo)教師
院 系
班 級
學(xué) 號
姓 名
二〇〇 年 月 日
一、選題的意義
沖裁件的工藝性是指該工件在沖裁加工中的難易程度。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡單等。影響沖裁件工藝性的因素很多，如沖裁件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)準(zhǔn)方法、精度要求和材料性能等
二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點(diǎn)）
基本內(nèi)容是利用垂直沖裁技術(shù)完成墊圈落料、沖孔的工序，保證圖中所示的尺寸正確。完成此零件的相關(guān)配件的設(shè)計(jì)和各個(gè)配件的繪圖任務(wù)，最后完成該零件的模具的設(shè)計(jì)。
三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）
該套模具有六個(gè)部分組成
1 第一部分是工作零件（凹、凸模） 它們是完成板料沖裁分離的最重要最直接的零件。凹凸模的形狀尺寸決定了零件的形狀尺寸。
2 第二部分是卸料零件 在凸模進(jìn)入凹模后，凸模必須從凹模中退出來，以準(zhǔn)備第二次沖裁，這時(shí)條料緊箍在凸模上。當(dāng)凸模進(jìn)一步后退時(shí)，包在凸模上的條料被彈性卸料板卸下來。這樣可以提高工作效率。
3 第三部分是定位零件 即擋料銷，它的作用是保證條料送進(jìn)時(shí)有正確的位置。
4 第四部分導(dǎo)向零件 即導(dǎo)柱、導(dǎo)套，它的作用是保證沖裁時(shí)的間隙均勻，從而提高零件的精度和模具的壽命。
5 第五部分是基礎(chǔ)零件 即上模座、下模座、模柄、墊板、凸模固定板。它們的作用是固定凸模和凹模，并與壓力機(jī)的滑塊和工作臺相連。
第六部分是緊固零件 即內(nèi)六角螺釘和圓柱銷。它們的作用是把相關(guān)的零件固定或連接起來
四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）提綱
直接或間接固定在上模座的零件組成模具的上模。它通過模柄與沖床滑塊相連接，固定在下模座上的零件組成了模具的下模。并利用壓板固定在沖床的工作臺上，上模與下模通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。工作時(shí)條料靠著擋料送進(jìn)定位，當(dāng)上模隨滑塊下降時(shí)，卸料板先壓住板料。接著凸模沖落凹模上的板料獲得工件。這時(shí)工件卡在凹模中，廢料卡在凸模上。上模回升是，工件由凹模鑲塊借彈性（聚氨脂橡膠）從凹模中頂出。廢料由卸料板借助彈性（聚氨脂橡膠）頂出，至此完成整個(gè)落料過程。將條料送進(jìn)一個(gè)步距，進(jìn)行下一次沖裁落料過程，如此往復(fù)進(jìn)行。
五、主要參考文獻(xiàn)
《實(shí)用模具設(shè)計(jì)制造手冊》許發(fā)樾 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
《實(shí)用模具設(shè)計(jì)手冊》 陳錫棟 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
《模具制造工藝》 黃毅宏，李明輝 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 王芳 機(jī)械工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 姜奎華 機(jī)械工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)編寫委員會
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 侯義馨 兵器工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 馬正元 韓啟主 機(jī)械工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 劉湘云 航空工業(yè)出版社
《沖模設(shè)計(jì)手冊》 沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組 機(jī)械工業(yè)出版社
《模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊》 許發(fā)樾 機(jī)械工業(yè)出版社
《冷沖模設(shè)計(jì)》 丁松聚 機(jī)械工業(yè)出版社
指導(dǎo)教師意見：
簽名：
年 月 日
系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作指導(dǎo)小組意見：
簽名：
年 月 日
二級學(xué)院(直屬系)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見：
簽名：
年 月 日
5
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙
目 錄
第1章 緒論與概述
1.1 現(xiàn)代冷沖模具的產(chǎn)生和發(fā)展史 ……………………………………………… 3
1.2 現(xiàn)代模具工業(yè)發(fā)展的幾個(gè)階段 …………………………………………… 4
1.3 沖壓模具業(yè)的發(fā)展趨勢 ……………………………………………… 4
第2章 沖裁理論與主要計(jì)算
2.1 主要問題及技術(shù)要求………………………………………………………… 8
2.2 普通沖裁的基本概述………………………………………………………… 8
2.2.1 冷沖壓的概念………………………………………………………………… 8
2.2.2 設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題………………………………………………………………… 9
2.3 主要設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………… 10
2.3.1 沖裁力計(jì)算 ………………………………………………………………… 10
2.3.2 凹、凸模的雙面間隙………………………………………………………… 11
2.3.3 凹、凸模的刃口尺寸………………………………………………………… 12
2.3.4 沖裁孔周長計(jì)算……………………………………………………………… 14
2.3.5 沖裁力的計(jì)算………………………………………………………………… 14
2.3.6 壓力中心的確定……………………………………………………………… 15
2.3.7 凹模的外形尺寸確定………………………………………………………… 15
2.3.8 凸模固定板的厚度…………………………………………………………… 16
2.3.9 卸料板的選用與厚度………………………………………………………… 17
2.3.10 凸模的選擇，長度確定……………………………………………………… 18
2.3.11 沖模閉合高度計(jì)算…………………………………………………………… 19
2.3.12 選擇壓力機(jī)…………………………………………………………………… 19
第3章 模具設(shè)計(jì)
3.1 零部件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 20
3.1.1 凸模組件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 20
3.1.2 凹模組件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………… 22
3.1.3 定位零件的設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 24
3.1.4 壓料與卸料零件的設(shè)計(jì)……………………………………………………… 25
3.1.5 彈簧的選用…………………………………………………………………… 25
3.2 模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 27
3.2.1 對模架的基本要求…………………………………………………………… 27
3.2.2 模架形式的選擇（GB/T 2851.3）…………………………………………… 27
3.2.3 上模板的尺寸選擇（GB/T 2855.5-1990）………………………………… 28
3.2.4 下模板的尺寸選擇（GB/T 2855.5-1990）………………………………… 30
3.2.5 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的選擇（JB/T 7645.1-1994）………………………………… 30
3.2.6 模柄的選擇（JB/T 7646.1-1994）………………………………………… 32
3.2.7 螺釘與定位削的選擇（GB/T 65-2000,GB/T 119.1-2000）……………… 33
3.3 繪制模具總裝圖及各非標(biāo)的準(zhǔn)零件圖……………………………………… 附
第四章 結(jié) 論
4.1 計(jì)算方面的總結(jié)……………………………………………………………… 34
4.2 關(guān)于零件設(shè)計(jì)的總結(jié)………………………………………………………… 34
4.3 關(guān)于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總結(jié)…………………………………………………… 35
第五章 參考文獻(xiàn)
第六章 感謝
第一章 緒論與概述
?一：冷沖模具的發(fā)展史
模具工業(yè)可稱之為「工業(yè)產(chǎn)品之母」，因?yàn)槌藗鹘y(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品需借助「模具」，才能快速精確、或自動(dòng)的生產(chǎn)外，目前的高科技產(chǎn)品也不例外。我國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)、銷售、推廣和應(yīng)用工作也比較落后，因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件品種規(guī)格少、供應(yīng)不及時(shí)、配套性差等問題長期存在，從而使模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一直較低。近年來雖然由于外資企業(yè)的介入，比例已有較大提高，但總的來說還很低。據(jù)初步估計(jì)，目前這一比例大致為40％～45％之間。而國際上一般在70％以上，其中中小模具在80％以上。由于我國模具企業(yè)的性質(zhì)和所在的地區(qū)不同，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率存在很大差異。三資企業(yè)要比其他企業(yè)高，南方的企業(yè)要比北方的企業(yè)高。這在廣東表現(xiàn)得最明顯。廣東集中了大量的三資企業(yè)，他們帶動(dòng)了其他企業(yè)觀念的轉(zhuǎn)變和市場的發(fā)展，因而廣東模具企業(yè)的模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。
國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了愈來愈高的要求，促使模具技術(shù)迅速發(fā)展，作為生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品和民用產(chǎn)品的重要工藝裝備，模具已發(fā)展成為一門產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)80年代以來，中國模具工業(yè)的發(fā)展十分迅速。近20年來，產(chǎn)值以每年15%左右的迅速增長。2000年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)280億元人民幣。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。
在冷沖模具方面，代表當(dāng)代模具技術(shù)水平的汽車覆蓋件模具，我國東風(fēng)汽車公司模具廠、第一汽車廠模具中心等都能制造。他們在CAD/CAM/CAE的運(yùn)用、加工工藝手段、沖壓件質(zhì)量及模具性能方面，均以達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。多工位連續(xù)模和多功能模具是我國重點(diǎn)發(fā)展的精密、高效模具品種。目前，國內(nèi)以可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵心扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵心精密自動(dòng)疊壓多功能模具。生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片的硬質(zhì)合金連續(xù)模的步距精度可大2μm，壽命達(dá)到1億次以上。用于生產(chǎn)集成電路引線匡架的20-30工位生產(chǎn)電子槍零件的硬質(zhì)合金連續(xù)模和生產(chǎn)空調(diào)器散熱片的連續(xù)模也已達(dá)到較高的水平。
二：模具工業(yè)發(fā)展的幾個(gè)階段
模具工業(yè)是隨著改革開放，在快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)浪潮推動(dòng)下得以發(fā)展壯大的。20世紀(jì)80年代初至今，模具工業(yè)整整走過了20個(gè)年頭。在這期間模具工業(yè)的發(fā)展大體可以分為三個(gè)階段。
1、從20世紀(jì)的年代初期到中期，北京模具工業(yè)處于封閉或半封閉狀態(tài)模具生產(chǎn)力比較低，技術(shù)水平也比較落后。
2、從20世紀(jì)80年代中期到90年代中期，模具工業(yè)處于改革開放機(jī)制轉(zhuǎn)變大好時(shí)期，隨著改革開放不斷深人，模具工業(yè)也發(fā)生了巨大變化。
3、從20世紀(jì)90年代中期到2003年，企業(yè)進(jìn)人調(diào)整、重組、改制階段。
我國“十五”模具行業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出：模具標(biāo)準(zhǔn)件要擴(kuò)大品種、提高精度，達(dá)到互換。其中主要品種，如模架、導(dǎo)向件、推桿、彈性元件等，要實(shí)現(xiàn)按經(jīng)濟(jì)規(guī)模大批量生產(chǎn)。2005年模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)到60％，2010年達(dá)到70％以上（其中大型模具60％零件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化）?；緷M足市場需要。模架、導(dǎo)向件、推桿、推管、彈性元件、標(biāo)準(zhǔn)組件、小型標(biāo)準(zhǔn)件（如標(biāo)準(zhǔn)凸凹模、澆口套、定位圈、拉鉤等）和熱流道元件是發(fā)展重點(diǎn)。由此可見模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件方面的任務(wù)艱巨。中國模具工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)件委員會提出：標(biāo)準(zhǔn)化是基礎(chǔ)，專業(yè)化是方向，商品化是關(guān)鍵。這是模具標(biāo)準(zhǔn)化工作的指導(dǎo)思想。
三：沖壓模具的發(fā)展方向
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
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為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。
(8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機(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)測控制系統(tǒng)。必須滿足產(chǎn)品開發(fā)在T（Time）、Q（Quality）、C（Cost）、S（Service）、E（Environment）的要求。
加強(qiáng)沖壓成型理論及沖壓工藝的理論研究，開展CAE技術(shù)的應(yīng)用；開發(fā)和應(yīng)用沖壓新工藝。才用模具先進(jìn)制造工藝及設(shè)備，往數(shù)控化、高速化、復(fù)合化加工技術(shù)方向走，先進(jìn)特種加工技術(shù)的應(yīng)用，精密磨削、微細(xì)加工技術(shù)的應(yīng)用，可以說效率和質(zhì)量是制造業(yè)的永恒主題。
在模具新材料及熱、表處理方面必須提高使用性能，改善加工性能，提高壽命。模具CAD/CAM的技術(shù)方面，必須采用二、三維相結(jié)合的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)與數(shù)字化制造技術(shù)，模具行業(yè)是最早應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的行業(yè)之一?？焖俳?jīng)濟(jì)制模技術(shù)，加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本，適應(yīng)小批量試制。提高先進(jìn)的管理模式，并行工程思想、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)。
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是高技術(shù)行業(yè)。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水品的高低，是衡量一個(gè)國際產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一。國外把模具稱為“進(jìn)入富裕社會的原動(dòng)力”、“金屬加工中的帝王”。我國模具工業(yè)發(fā)展十分迅速，平均每年持續(xù)增長14%左右。
綜上所述，模具技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要代表，模具工業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，模具工業(yè)又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。
第二章 沖裁理論與主要計(jì)算
一、主要問題及技術(shù)要求
基本內(nèi)容是利用垂直沖裁技術(shù)完成墊圈落料、沖孔的工序，保證圖中所示的尺寸正確。完成此零件的相關(guān)配件的設(shè)計(jì)和各個(gè)配件的繪圖任務(wù)，最后完成該零件的模具的設(shè)計(jì)。
墊圈的沖壓工藝：沖裁件的工藝性是指該工件在沖裁加工中的難易程度。良好的沖裁工藝性應(yīng)保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結(jié)構(gòu)簡單且壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡單等。影響沖裁件工藝性的因素很多，如沖裁件的形狀特點(diǎn)、尺寸大小、尺寸標(biāo)準(zhǔn)方法、精度要求和材料性能等。
由零件圖可見，該沖壓件外形簡單，精度要求不高，僅需一次沖裁加工即可成型。影響沖裁件的工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面來考慮，主要有以下幾個(gè)方面：
1、 沖裁件的公差等級和斷面粗糙度
1） 普通沖裁件由外形尺寸的經(jīng)濟(jì)性 公差等級一般不高于IT11級，落料件公差等級底于IT10級，沖孔件最好底于IT9級。
2） 沖裁件的斷面粗糙度與材料塑性、材料厚度、沖裁暮間隙、刃口銳鈍以及沖模結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)沖裁厚度為2mm以下的金屬板料時(shí)，其斷面粗糙度Ra一般可達(dá)12.5～3.2μm.
2、 沖裁件結(jié)構(gòu)形狀與尺寸
1） 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡單的規(guī)則，使排樣時(shí)廢料最少。
2） 沖裁件內(nèi)、外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，減少熱處理時(shí)開裂現(xiàn)象，減少沖裁時(shí)尖角處的崩刃和過快磨損。如無特殊要求，在各直線或曲線的連接處允許有R﹥0.25t的圓角過渡。
3） 沖裁件形狀應(yīng)盡量避免有過長的凸出懸臂和過窄的凹槽。對于軟鋼、黃銅等材料，其寬度b≥1.5t；高碳鋼或合金鋼等硬材料b≥2t,板料厚度小于1mm時(shí)按1mm考慮。
4） 為避免工件變形，沖裁件的最小孔邊距不能過小。
5） 在彎曲件或拉深件上沖孔時(shí)，孔邊與直壁之間應(yīng)保持一定的距離，以免沖孔時(shí)凸模受水平推力而折斷。
6） 沖孔時(shí)因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不應(yīng)太小。
該套模具有六個(gè)部分組成
1 第一部分是工作零件（凹、凸模） 它們是完成板料沖裁分離的最重要最直接的零件。凹凸模的形狀尺寸決定了零件的形狀尺寸。
2 第二部分是卸料零件 在凸模進(jìn)入凹模后，凸模必須從凹模中退出來，以準(zhǔn)備第二次沖裁，這時(shí)條料緊箍在凸模上。當(dāng)凸模進(jìn)一步后退時(shí)，包在凸模上的條料被彈性卸料板卸下來。這樣可以提高工作效率。
3 第三部分是定位零件 即擋料銷，它的作用是保證條料送進(jìn)時(shí)有正確的位置。
4 第四部分導(dǎo)向零件 即導(dǎo)柱、導(dǎo)套，它的作用是保證沖裁時(shí)的間隙均勻，從而提高零件的精度和模具的壽命。
5 第五部分是基礎(chǔ)零件 即上模座、下模座、模柄、墊板、凸模固定板。它們的作用是固定凸模和凹模，并與壓力機(jī)的滑塊和工作臺相連。
6 第六部分是緊固零件 即內(nèi)六角螺釘和圓柱銷。它們的作用是把相關(guān)的零件固定或連接起來。
3、沖裁模的工作過程
直接或間接固定在上模座的零件組成模具的上模。它通過模柄與沖床滑塊相連接，固定在下模座上的零件組成了模具的下模。并利用壓板固定在沖床的工作臺上，上模與下模通過導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向。工作時(shí)條料靠著擋料送進(jìn)定位，當(dāng)上模隨滑塊下降時(shí)，卸料板先壓住板料。接著凸模沖落凹模上的板料獲得工件。這時(shí)工件卡在凹模中，廢料卡在凸模上。上模回升是，工件由凹模鑲塊借彈性（聚氨脂橡膠）從凹模中頂出。廢料由卸料板借助彈性（聚氨脂橡膠）頂出，至此完成整個(gè)落料過程。將條料送進(jìn)一個(gè)步距，進(jìn)行下一次沖裁落料過程，如此往復(fù)進(jìn)行。
4、沖壓模具的設(shè)計(jì)計(jì)算。
1. 排樣；
2. 沖壓力；
3. 壓力中心；
4. 模具刃口尺寸計(jì)算；
5. 確定各主要零件的外形尺寸；
6. 計(jì)算模具的閉合高度；
7. 確定所用沖床；
8. 繪制沖?？傃b圖
9. 從冷沖模標(biāo)準(zhǔn)中選取標(biāo)準(zhǔn)件，將標(biāo)準(zhǔn)編號寫入詳細(xì)表；
10. 繪制非標(biāo)準(zhǔn)零件圖。
5、技術(shù)要求：該零件材料黃銅箔H62-y，材料厚度為0.5mm，本次設(shè)計(jì)主要完成的沖孔任務(wù)，其中孔的直徑未注公差都按照IT15來要求。孔的中心線的公差為Φ1000+0.1。凹、凸模的制造技術(shù)要求也相對比較簡單。
二、普通沖裁的基本概述
1、 冷沖壓的概念：
冷沖壓是在常溫下利用沖模在壓力機(jī)上對板料和條料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法，它是壓力加工方法的一種，是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一。
沖裁工藝的種類很多，常用的有切斷、落料、沖孔、切邊、切口、剖切等。所以沖裁是分離工序的總稱，其中尤以落料、沖孔應(yīng)用最多。在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）成為沖孔。
根據(jù)沖裁變形機(jī)理的不同，沖裁工藝可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類。所謂普通沖裁是有凹、凸模刃口之間產(chǎn)生剪裂縫的形式實(shí)現(xiàn)板料分離。而精密沖裁則是以變形的形式實(shí)現(xiàn)板料的分離。本次設(shè)計(jì)，所涉及到的是普通的小孔沖壓，精度較低，因此模具設(shè)計(jì)相對比較簡單。
2、關(guān)鍵問題：
1）、沖壓工序：落料
2）、材料：為黃銅箔 H62-y，具有良好的沖壓性能，適合沖裁；
3）、結(jié)構(gòu)：相對簡單
4）、精度：除Φ100有要求外其余要求均為IT15級，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。
5）、沖壓工藝方案的確定
該零件包括落料和沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用的沖裁工藝方案有單工序沖裁，復(fù)合沖裁和級進(jìn)沖裁三種。由于零件可能生產(chǎn)批量比較大，因此采用單工序沖裁效率較低，且不便操作，若采用復(fù)合沖裁，不但沖出的零件精度和平直度較好，且生產(chǎn)效率也較高。采用級進(jìn)沖裁時(shí)，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度高，但其制造較困難，成本較高。
根據(jù)以上分析，該零件采用復(fù)合沖裁工藝方案。
6）、壓力中心的計(jì)算
因?yàn)榇藳_裁件為類似圓形的對稱零件，所以模具壓力中心以116的圓心為壓力中心。
7）、工作零件加工方法
因工作零件的形狀相對較簡單，適宜采用線切割機(jī)床、數(shù)控車床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡化。
三、主要設(shè)計(jì)計(jì)算
沖壓件工藝分析：
1、冷沖壓的基本概念：
冷沖壓是先進(jìn)的金屬加工方法之一。主要用于加工板料，因此又能稱為板料沖壓。冷沖壓是在常溫下，利用沖壓模在沖壓設(shè)備上對板料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀、尺寸和性能零件的一種壓力加工方法。對于某些非金屬材料，也可以采用沖壓工藝制造零件。
2、墊圈沖壓工藝的制定：
1）對工件進(jìn)行工藝分析
設(shè)計(jì)模具時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)批量、零件圖及零件的技術(shù)要求進(jìn)行工藝分析，判斷該沖裁件盡心沖裁加工的難易程度，對不適合沖裁或較難由沖裁來完成加工的部分，提出改造方案，與設(shè)計(jì)者協(xié)商。
結(jié)構(gòu)與尺寸：由于零件結(jié)構(gòu)簡單如圖，是由圓弧對稱組成的，通過查找資料《冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)制造》表4-9和表4-11查得，孔中心與邊緣距離尺寸公差為4.5≥1.5t，最小孔徑Ф7>0.9t。均適合沖裁加工。
孔中心與邊緣距離尺寸公差
材料厚度t/mm
孔中心與邊緣距離尺寸/mm
≤50
50～120
≤2
±0.5
±0.6
根據(jù)具體條件確定沖裁的最佳工藝方案：
用復(fù)合模具沖出的工件精度高于連續(xù)模，而連續(xù)模又高于單工序模。這是因?yàn)橛脝喂ば蚰_壓多工序的沖裁件時(shí)，要經(jīng)過多次定位和變形，產(chǎn)生積累誤差大，沖裁件精度較低。復(fù)合模是在同一位置一次沖出，不存在定位誤差。因此，對于精度較高的沖裁件宜用復(fù)合工序進(jìn)行沖裁。綜上所述初步選定模具結(jié)構(gòu)為復(fù)合模具。
(1) 精度：零件尺寸公差除Ф100要求相對比較高外，其他尺寸均為IT15級，由此可知利用普通沖裁力方式就可以達(dá)到零件圖樣要求
(2) 材料：黃銅箔H62-y，硬態(tài)，板料，由《沖壓模具及設(shè)備》中表2-3中查得抗剪強(qiáng)度為=412MPa，斷后伸長率δ=10%
沖壓常用金屬材料的力學(xué)性能
材料名稱
牌 號
材料的狀態(tài)
力 學(xué) 性 能
抗剪強(qiáng)度т/MPa
伸長率δ/%
黃 銅
H62-y
硬的
412
10
將查到的數(shù)據(jù)與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，可以認(rèn)為零件的精度要求能夠滿足在沖裁加工中得到保證。其他尺寸標(biāo)注，生產(chǎn)批量等情況，也符合沖裁工藝的要求。
2）確定模具總體結(jié)構(gòu)方案：
（1）模具類型：根據(jù)零件沖裁工藝方案，采用復(fù)合沖裁模。
（2）操作與定位方式：因模具與復(fù)合沖裁模，因此采用手工送料方式?？紤]到精度要求較低，因此采用導(dǎo)料銷導(dǎo)向，檔料銷定距的方式
（3）卸料與出件方式：因考慮到零件厚度較薄，采用彈性卸料的方式，為了便利操作，復(fù)合模采用倒裝式，沖孔廢料采用凸模直接凹?？谕葡碌某黾绞健?
（4）模架類型及精度：由于零件較薄，沖裁間隙較小，因此采用后導(dǎo)柱模架?？紤]到零件精度要求不高，因此采用Ⅲ級模架精度。
3）確定沖壓設(shè)備
壓力機(jī)型號初定為JB23-63
3、 模具結(jié)構(gòu)的合理性分析（導(dǎo)柱式落料模）
這種模具的特點(diǎn)是：導(dǎo)柱與模座孔為H7/r6的過盈配合，導(dǎo)套與
上?？滓矠镠7/r6的過盈配合。 其主要目的是防止工作時(shí)導(dǎo)柱從下模座孔中拔出和導(dǎo)套從上模座中脫落下來。為了使導(dǎo)向準(zhǔn)確和運(yùn)動(dòng)靈活，導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合采用H7/r6的間隙配合。導(dǎo)料銷實(shí)現(xiàn)正確定位，以保證沖裁時(shí)條料上的搭邊值均勻一致。
導(dǎo)柱沖模的導(dǎo)向準(zhǔn)確可靠，保證沖裁間隙均勻穩(wěn)定，沖裁件的精度高。缺點(diǎn)是沖模外形尺寸輪廓較大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，制造成本高。
4、 工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算：
該零件材料厚度較薄，為圓形，因?yàn)椴捎弥迸艠?，如圖2
搭邊2.6.1-圖1
板料厚度
Amin
1.55mm以下
3.1
1.55mm以上
2t
…………….
(a) 圓 孔
因模具采用擋料銷與導(dǎo)料銷裝置，所以根據(jù)《冷沖壓工藝手冊》中2.6.1查得A=3.1mm
因此,條料寬度為
B=Dmax+2A=116+2×3.1=122.2mm
進(jìn)距為:
S=116+3.1=119.1mm
由于零件圖為一圓形,算得面積約為4691.6 ，一個(gè)進(jìn)距一件。一個(gè)進(jìn)距內(nèi)的胚料面積為B×S=122.2×119.1≈145.54
因此，材料利用率為
（2）計(jì)算沖壓力與壓力中心，初選壓力機(jī)
沖裁力：根據(jù)零件圖可算出一個(gè)零件內(nèi)外周邊之和L=L=766.788mm
又τ=412Mpa. t=0.5, 取k=1.3則
F=KLtτ=1.3×766.788×0.5×412=20534.83N
式中 F—沖裁力（N）；
L—沖件周邊長度（mm）；
t—材料厚度（mm）；
τ—材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）；
K—考慮模具間隙的不均勻、刃口的磨損、材料力學(xué)性能與厚度的波動(dòng)等因素引入的修正系數(shù)，一般取K=1.3。
卸料力：查書《沖壓模具及設(shè)備》中表4-22。
表4-22 卸料力、推件力及頂件力的系數(shù)
沖件材料
KZ
KT
KD
純銅、黃銅
0.02～0.06
0.03～0.09
0.03～0.09
……………….
則 k=0.05
F=kF=0.05×205345.83≈10267.3N
推件力：根據(jù)材料厚度，查《冷沖壓工藝手冊》中表2.5（b）中得凹?？诔叽鏷=5mm 故n=h/t=5/0.5=10.查書《沖壓模具及設(shè)備》中表
表2.5（b）凹模刃口尺寸
沖裁板料厚度/mm
H/mm
0.5 以下
3～5
……………..
4-22，取k=0.07 則：
F=nkF=10×0.07×205345.83=143742N
總沖壓力F=F+F+F=20534.83+10267.3+143742.1=359355.23
≈359.4KN
應(yīng)選取的壓力機(jī)公稱壓力為：
P≥（1.1-1.3）F=(1.1～1.3)×359.4=395.3kN～467.2kN
式中P—壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力；
F—沖裁時(shí)的總壓力。
型號
標(biāo)稱壓力/kN
滑塊行程/mm
滑塊行程次數(shù)/次.
min-1
最大封閉高度/mm
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
喉深/mm
立柱距離/mm
工作臺尺寸/mm
工作臺孔尺寸/mm
墊板尺寸/mm
模柄孔尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
前后
左右
前后
左右
直徑
厚度
直徑
直徑
深度
前后
左右
JB23-63
630
100
40
400
80
310
420
570
860
310
450
400
80
50
70
360
400
因此根據(jù)《沖壓模具及設(shè)備》中表3-5選取壓力機(jī)JB23-63。
（3）計(jì)算凸凹模刃口尺寸及公差:
由于材料薄,故凸凹模采用配作加工為宜。又根據(jù)排樣圖可知，凹模加工較凸模困難，因此，選用凹模為制造基準(zhǔn)件，故不論沖孔，落料，只計(jì)算凹模刃口尺寸，及公差，并將計(jì)算值標(biāo)注在凹模圖樣上，各凸模僅按凹模各對應(yīng)尺寸標(biāo)注其基本尺寸，根據(jù)書《沖壓模具及設(shè)備》中表4-9查得，并注明按凹模實(shí)際刃口尺寸配雙面間隙0.025～0.035。
表4-9 沖裁模初始雙面間隙Z（一） （mm）
材料厚度
純銅、黃銅、軟鋼w=0.08%～0.2%
Zmin
Zmax
0.5
0.025
0.035
…………………
1） 落料凹模刃口尺寸，按磨損情況分類計(jì)算：
①凹模磨損后增大的尺寸，按公式 計(jì)算
式中Amax—落料件的極限尺寸；
△—落料件的公差；
x—磨損系數(shù)。
Φ116
②凹模磨損后不變的尺寸，按公式 計(jì)算
式中Cmin—落料件的極限尺寸；
△—落料件的公差；
2） 沖孔凹模刃口尺寸，按公式計(jì)算
式中 dd1—沖孔凸、凹模刃口尺寸（mm）；
dmin—沖孔凸、凹模最小極限尺寸(mm)；
△—沖孔件的公差（mm）
Zmin—最小合理間隙（mm）
Φ86.2
Φ7
共 頁 第 35 頁
第三章 模具設(shè)計(jì)
一、 零部件的設(shè)計(jì)
工藝零件的設(shè)計(jì)
工藝零件直接參與完成沖壓工藝過程并和坯料直接發(fā)生作用。包括工作零件直接對毛坯進(jìn)行加工的成型零件，定位零件用以確定加工中毛坯正確位置的零件，壓料、卸料及出件零件。
1、 凸模組件及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)、凸模形式
凸凹模為原形刃口，通過臺肩方式與凸凹模固定板固定，凸模的尺寸根據(jù)刃口尺寸，卸料裝置和安裝固定要求確定，凸凹模的材料也選用GrWMn,工作部分熱處理淬硬58～62HRC。
沖孔凸模的設(shè)計(jì)與凸凹模基本相同。雖沖孔凸模直徑相對較小，但強(qiáng)度均能遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足要求，因此無需對最小凸模進(jìn)行強(qiáng)度及剛度校核。
凸模固定板
用于固定凸模，固定凸模用的型孔與凸模固定部分相適應(yīng)。型孔位置應(yīng)與凹模型孔位置協(xié)調(diào)一致。凸模通常是壓入凸模固定板中，其配合為H7/m6。
材料采用45鋼，具體尺寸見附后零件圖。
（二）、落料凹模的外形尺寸
落料凹模設(shè)計(jì)，凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)，和直接通過螺釘、銷釘與沖孔凸模固定板、墊板、上模板固定的方式，考慮到凹模的磨損和沖件的質(zhì)量，凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu)，刃壁高取10mm
根據(jù)沖裁件板料厚度，查書《冷沖壓工藝手冊》中表2.6得：
板料厚度mm
B值mm
1.6以下
24
…………………
凹模板料厚度為B=24mm，即H=24mm。
根據(jù)書《冷沖壓工藝手冊》中2.3.2節(jié)，計(jì)算凹模輪廓尺寸得：
沿送料方向的凹模長度為：
L=D+2×1.5H=116+2×1.5×24=188mm
垂直于送料方向的凹模寬度為：
B=D+2×1.5H=116+2×1.5×24=188mm
根據(jù)計(jì)算得及查的的輪廓尺寸，選取與計(jì)算值相近的標(biāo)準(zhǔn)凹模板輪廓尺寸為L×B×H=200mm×200mm×24mm
凹模的材料選用GrWMn, 工作部分熱處理淬硬60～64HRC（材料熱處理選用書《沖壓模具及設(shè)備》中參考表9-3）
表9-3 沖模工作零件的材料選用及熱處理要求
類別
模具名稱
使用條件
推薦使用鋼號
代用鋼號
工作硬度/HRC
沖裁模
輕型沖裁模（料厚<2mm）
硬料箔帶
MnCrWV
CrWMn
62～64（凹模）
…………………………….
（三）、落料凹模的主要技術(shù)要求
落料凹模的型孔軸線與頂面應(yīng)保持垂直，凹模的底面與頂面應(yīng)保持平行。為了提高模具壽命與沖裁精度，凹模的底面和型孔的孔壁應(yīng)光滑，表面粗糙度Ra=0.8-0.4m。
2、 定位零件的設(shè)計(jì)
沖模的定位零件用以控制原料的正確送進(jìn)，以及各個(gè)毛坯的正確位置。對于該工件，我用擋料銷來控制條料的進(jìn)給方向與距離，根據(jù)書《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-34來進(jìn)行選擇,擋料銷 4X20 JB/T7649.5-1994
表5-34 彈簧彈頂擋料銷尺寸
d(d9)
D
d1
l
L
基本尺寸
偏差
4
-0。030
-0。060
6
3．5
10
18
12
20
?。?
其彈簧的選擇參照書《模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》中表3-10
表3-10圓柱螺旋壓縮彈簧
d
D
t
Ps
Dxmax
Dtmax
H0
n
P`
Fs
F1
F2
L
0.8
6
2.34
28.7
4.2
7.8
38
14.5
1.29
22.3
4.46
17.8
311
…………..
選為:YA 0.8X6X38-2 左 GB/T2089-1994
根據(jù)零件的工藝分析，選用了定位銷定位零件。具體尺寸見附后零件圖。
3、 壓料、卸料零件的設(shè)計(jì)
彈性卸料裝置一般由卸料板、彈性元件（彈簧或橡皮）和螺釘組成。常用于沖裁厚度小于1.5mm的板料。卸料板與凸模之間的單邊間隙?。?.1-0.2）t，這里選用0.2t作為間隙。固定方式為利用螺釘穿過凸凹模墊板和凸凹模固定板，連接在上模座上，利用橡膠做彈性元件。
① 選用橡膠作彈性卸料裝置：
因模具結(jié)構(gòu)的因素，選用4個(gè)圓筒形的落料橡膠。則每個(gè)橡膠所承受的預(yù)壓力為：
式中FY—每個(gè)橡膠所承受的預(yù)壓力；
FX—卸料力
② 確定橡膠的橫截面積A （查書《沖壓模具及設(shè)備》中表4-35得）
壓縮量（%）
20
單位壓力p/MPa
聚氨酯橡膠
2.5
………………..
取 ，則：
③ 確定橡膠的橫截面尺寸：若是選用直徑為8mm 的卸料螺釘，取橡膠上螺釘過孔的直徑d=10mm，則橡膠外徑D根據(jù)：
為保證足夠的卸料力，可取D=40mm
④ 計(jì)算并校核橡膠的自由高度和h
因?yàn)? 又因0.5<0.95<1.5故所選橡膠符合要求,橡膠安裝高度
式中 hy—橡膠的預(yù)壓量(mm) 聚氨酯橡膠一般取0.1h0
hm—凸凹?；蛘咄鼓５娜心チ?，一般取4～10mm
二、 模具整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
模架是由上、下模座、模柄及導(dǎo)向裝置組成。
模架是整副模具的估價(jià)，模具的全部零件都固定在它上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機(jī)滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力工作臺上迷。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。模架都已經(jīng)列入標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)模具時(shí)，會從標(biāo)準(zhǔn)中選出。
1． 對模架的基本要求
（一）、要有足夠的強(qiáng)度和剛度
（二）、要有足夠的精度（如上、下模座要平行，導(dǎo)柱、導(dǎo)套中心要與上、下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）
（三）、上、下模之間的導(dǎo)向要精確（導(dǎo)向件之間的間隙要很小，上、下模之間的移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)和無滯住現(xiàn)象）
2． 模架形式的選擇（GB/T2855.6-1990）
根據(jù)零件的實(shí)際沖裁情況，選用導(dǎo)套、導(dǎo)柱為導(dǎo)向裝置的模架。結(jié)合考慮到 是人工手動(dòng)送料，而且該零件在沖裁時(shí)，壓力中心與零件中心幾乎重合，忽略不計(jì)，所以選用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)GB/T2855.6-1990，表3-5，可以查得該標(biāo)準(zhǔn)模架的周邊尺寸。
表3-5 后側(cè)導(dǎo)柱模架 摘自GB/T 2855.6-1990
凹模周界
閉合高度
（參考）
H
零件件號，名稱及標(biāo)準(zhǔn)編號
1
2
3
4
上模座
GB/T2855.5
下模座
GB/T2855.6
導(dǎo)柱
GB/T2861.1
導(dǎo)套
GB/T2861.6
L
B
最小
最大
數(shù)量
1
1
2
2
規(guī)格
200
200
200
240
200x200x45
200x200x50
32x190
32x105x43
…………………
3． 上模板的尺寸選擇(GB/T 2855.5-1990)
如圖所示，表3-6所示，通過標(biāo)準(zhǔn)的查詢，根據(jù)實(shí)際凹模的外形尺寸選擇相對應(yīng)的上模板。材料為HT200。技術(shù)條件按
JB/T 8070-1995 、GB/T9436-1988
規(guī)定
表3-6 后側(cè)導(dǎo)柱上模座 摘自GB/T 2855.5-1990
凹模
周界
H
L1
S
A1
A2
R
L2
D(H7)
d2
T
L
B
基本尺寸
極限偏差
200
200
45
210
210
130
235
45
80
45
M14-6H
28
…………………..
4． 下模板的尺寸選擇
如圖所示，表3-7所示，通過標(biāo)準(zhǔn)的查詢，根據(jù)實(shí)際凹模的外形尺寸選擇相對應(yīng)的下模板。材料為HT200。技術(shù)條件按JB/T 8070-1995、GB9436-88規(guī)定。
表3-7 后側(cè)導(dǎo)柱下模座 摘自GB/T 2855.6-1990
凹模
周界
H
h
L1
S
A1
A2
R
L2
D(H7)
L
B
基本尺寸
極限偏差
200
200
50
40
210
210
130
235
45
80
32
-0.025
-0.050
………………
5、 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的選擇
導(dǎo)柱與導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)與尺寸都能從標(biāo)準(zhǔn)中直接選取。
在選用時(shí)要注意導(dǎo)柱的長度應(yīng)保證沖模在最低工作位置時(shí)，導(dǎo)柱上端面與上模頂面的距離不小于10-15mm，考慮到模具修磨后其閉合高度將減小，所以下模座底面與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為0.5-1mm。
導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù)沖裁模的間隙的大小選用。沖裁厚度為0.5時(shí)，選用H7/h6配合的Ⅲ級精度模架。
參照標(biāo)準(zhǔn)JB/T 699-1999，導(dǎo)柱選擇的外形為A型滑動(dòng)導(dǎo)柱，尺寸如表3-5。
導(dǎo)套選擇的外型A型滑動(dòng)導(dǎo)套，導(dǎo)套選擇為外形尺寸如表3-6。技術(shù)條件按照J(rèn)B/T 8070-1995的規(guī)定，熱處理為滲碳深度為0.8-1.2mm硬度為58-62HRC。材料為20鋼。
表3-5 導(dǎo)柱的外形尺寸 摘自JB/T 699-1999
d
L
基本尺寸
極限偏差
80
0
-0.074
180
190
200
表3-6 導(dǎo)套的外形尺寸 摘自JB/T 7645.3-1994
d
D
L
H
l
油槽數(shù)
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
80
+0.025
0
45
+0.050
+0.034
100
38
25
2
105
43
110
48
6、 模柄的選擇
中小型模具都是通過模柄固定在壓力機(jī)滑塊上的。對于大型模具則可用螺釘，壓板直接將上模座固定在滑塊上。
模柄有剛性與浮動(dòng)兩大類，這里選用剛性模柄，所謂剛性模柄是指模柄與上模座是剛性連接，不能發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)。根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)情況，應(yīng)該選擇凸緣式模柄，這種模柄應(yīng)用較為廣泛。具體尺寸可以從標(biāo)準(zhǔn)中查得。
其材料使用Q235的B型凸緣模柄，熱處理硬度為43-48HRC。
技術(shù)條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。
表3-10 凸緣式模柄 摘自JB/T7646.3-1994
Dd(js10)
d1(m6)
H
h
d1
D1
d2
d3
h1
基本尺寸
極限偏差
基本尺寸
極限偏差
50
-0.080
-0.240
100
0
-0.022
78
18
17
72
18
11
11
………………
第四章 結(jié) 論
經(jīng)過一個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，做下來有許多的深刻體會，當(dāng)然，也有不少的收獲，通過查參考資料、標(biāo)準(zhǔn)等途徑，終于把本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。此次設(shè)計(jì)是做一個(gè)材料為黃銅箔的墊圈沖裁模具，現(xiàn)在把以上所設(shè)計(jì)的模具做一個(gè)簡單的結(jié)論。
本次墊圈沖裁模具的設(shè)計(jì)較為簡單，所沖裁的零件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜。所要計(jì)算的僅為凹、凸模沖裁刃口尺寸的計(jì)算以及沖裁力等等。對于刃口尺寸的計(jì)算，結(jié)合學(xué)習(xí)期間所學(xué)到的理論知識，以及教科書、所查資料中的例題等方法進(jìn)行計(jì)算。由于零件比較薄，所以用配作加工的方法來計(jì)算的凹模的刃口尺寸，
該凹、凸模的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值比較大，如果沖裁量一般的話，壽命較長。短時(shí)間內(nèi)加工速度與質(zhì)量較好。
零件設(shè)計(jì)部分的工作相對沖模刃口尺寸的計(jì)算比較復(fù)雜一點(diǎn)，除標(biāo)準(zhǔn)件外，從每個(gè)板料都經(jīng)過了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并且通過標(biāo)準(zhǔn)查詢，采納了最佳的數(shù)據(jù)參數(shù)。這樣既保證了每個(gè)零件都是根據(jù)該沖裁件所設(shè)計(jì)，而且還符合標(biāo)準(zhǔn)中的要求。對零件的制造減少了很多的負(fù)擔(dān)。每個(gè)零件材料都從標(biāo)準(zhǔn)中得出，有較好的使用壽命，而且加工簡單，基本可以通過數(shù)控洗削、數(shù)控車削、數(shù)控線切割等得出所需零件，精度能夠有很好的保障。零件的精度極大的影響了沖裁件的加工尺寸，所以這里的零件精度高，不容易產(chǎn)生廢料。
如下圖所示，簡單的零件裝配圖，圖中央黑色加粗部分及為所需沖裁的零件，同時(shí)用螺釘固定在上模座上。卸料板則通過彈簧和螺釘連接在上模座上。這里為了防止卸料板與凸模固定板碰到，所以留有間隙。凸模通過卸料板的內(nèi)部孔，然后與沖裁件接觸沖件。
凹模則被固定在下模板上，螺釘穿過零件的定位板固定凹模。零件的定位板為外緣定位的方式。螺釘固定后不需要用銷釘定位。廢料則通過凹模從下模座的孔里面掉出。
該模具結(jié)構(gòu)簡單，尺寸并不復(fù)雜，大部分零件均為標(biāo)準(zhǔn)件。整套模具的綜合性能較好，精度相對被沖裁件而言一般，這樣在能保證被沖裁件的精度，也保證了模具整體加工的簡單。實(shí)用性能很通俗，符合普通沖裁模具設(shè)計(jì)的慣例。
裝 配 圖
第五章 參考文獻(xiàn)
《實(shí)用模具設(shè)計(jì)制造手冊》許發(fā)樾 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
《實(shí)用模具設(shè)計(jì)手冊》 陳錫棟 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
《模具制造工藝》 黃毅宏，李明輝 主編 機(jī)械工業(yè)出版社
《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 王芳 機(jī)械工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 姜奎華 機(jī)械工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)編寫委員會
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 侯義馨 兵器工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 馬正元 韓啟主 機(jī)械工業(yè)出版社
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》 劉湘云 航空工業(yè)出版社
《沖模設(shè)計(jì)手冊》 沖模設(shè)計(jì)手冊編寫組 機(jī)械工業(yè)出版社
《模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊》 許發(fā)樾 機(jī)械工業(yè)出版社
《冷沖模設(shè)計(jì)》 丁松聚 機(jī)械工業(yè)出版社
第六章 感 謝
致 謝
本文是在導(dǎo)師學(xué)校向XXX老師的悉心指導(dǎo)下完成的，X老師在從選定課題到最后的論文完成的過程中，都對我進(jìn)行了關(guān)鍵性的指導(dǎo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的理論思想、兢兢業(yè)業(yè)的工作熱情、一絲不茍的科研作風(fēng)不僅成為我今后人生道路的導(dǎo)航器，還將是我一生享用不盡的寶貴財(cái)富。我要感謝XXX老師，在我論文的各個(gè)階段，X老師給予了眾多無私的幫助和指導(dǎo)，在此我對您深表謝意并祝愿您及其家人永遠(yuǎn)健康快樂。我要感謝我的同窗學(xué)友和師兄弟們。在論文的進(jìn)展過程中，給予了大量的支持，并幫我做了大量的工作和指導(dǎo)。和你們在一起的三年的美好時(shí)光給我留下了珍貴的回憶和你們在一起的每一個(gè)片斷我會永遠(yuǎn)銘記在心。同時(shí)我還要感謝模具班的同學(xué) 們，和你們在一起度過的每一天都令我難以忘懷。
回首三年的一幕幕如畫歷歷在目，而今，我將揮手告別昨日的時(shí)光，告別
和我朝夕相處的老師、同學(xué)，我唯有再一次由衷地感謝關(guān)心過我、幫助過我的人
們，并衷心祝福你們在今后的工作和生活中萬事如意！
摘 要
本課題為傳動(dòng)蓋落料模具設(shè)計(jì)的全過程，經(jīng)工藝分析、工藝計(jì)算（包括1、凸凹模刃口尺寸計(jì)算；2、力的計(jì)算；3、沖裁間隙計(jì)算；4、沖裁模壓力中心的計(jì)算；5、壓力機(jī)的選取。），確定了該設(shè)計(jì)工藝流程及沖模結(jié)構(gòu)形式。同時(shí)對所設(shè)計(jì)的模具分別進(jìn)行了分析說明，整個(gè)過程采用AutoCAD軟件繪制模具的二維裝配圖和所有零件圖。
In order to spread to move the cover to fall the whole process of anticipate the molding tool design, this topic was analyze by craft, craft calculation( include 1, the convex and cave mold blade a size compute;2, the calculation of the dint;3, hurtle to cut the cleft calculation;4, hurtle the calculation of cut the mold pressure center;5, the selection of the pressure machine.), Making sure should design the craft process and blunt mold structure form.Carried on the analytical elucidation to the molding tool design respectively at the same time, the whole process adoption AutoCAD software draws diagram and all spare parts diagramses of the two 維s of the molding tool assemble.
關(guān)鍵詞 : 沖模設(shè)計(jì)??AutoCAD??零件圖 ?裝配圖
2006年 05月 11 號