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河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設(shè)計說明書
插片零件沖孔落料模的設(shè)計
緒論
大學三年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是在完成大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。在學校的近三年學習中，已完成了模具專業(yè)教學計劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕，通過畢業(yè)設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，進行已學知識的全面總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓及擴大模具領(lǐng)域的新知識。
畢業(yè)設(shè)計其目的在于鞏固所學知識，熟悉有關(guān)資料，樹立正確的設(shè)計思想，掌握設(shè)計方法，培養(yǎng)實際工作能力。通過設(shè)計，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、編寫技術(shù)文件和閱讀技術(shù)文獻等方面受到一次綜合訓練。
畢業(yè)設(shè)計要達到的具體要求是：
1.系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過去所學的基礎(chǔ)知識和專業(yè)課知識。
2. 運用所學知識解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實際工程問題，以此進行綜合知識的訓練。
3.通過某項具體工程設(shè)計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計和科研的基本過程和基本方法。
4.提高和運用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學，價值工程和技術(shù)經(jīng)濟的綜合知識。
改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15％左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著我國經(jīng)濟的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應(yīng)進入了高速發(fā)展的時期。據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1995年我國模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億，而2003年已達450億左右，年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計，我國（不含臺灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點已超過20000家，從業(yè)人員有60萬人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達十多家?？梢灶A(yù)見，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展將對模具提出更為大量、更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。同時要求模具設(shè)計、制造和生產(chǎn)周期達到全新的水平。我國模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機遇，無疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。
我做的是冷沖壓模具設(shè)計，冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。
冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨到的特點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機、電器、儀表、電子、國防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當大。不少過去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已經(jīng)被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本?？梢哉f如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，降低成本，進行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實現(xiàn)的。
在大學三年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習，我對于模具特別是沖壓模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計。
在設(shè)計的過程中，雖然有一定的困難，但在指導老師的細心指導、同學間的討論和自己的努力下，自信會完滿的完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。由于我的水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設(shè)計中難免會出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請各位老師指正。
設(shè)計者：蔡華光
2006年5月8日
第1章 工藝分析
該制件形狀比較復(fù)雜，尺寸較小，厚度適中，大批量，屬普通沖壓件，但有幾點應(yīng)注意；
1.φ12mm孔壁與制件邊緣距離僅為4mm，φ5mm與制件邊緣距離為2.5 mm；
2.制件為非對稱彎曲，控制偏移是關(guān)鍵；
3.制件較小，從安全考慮，要采取適當?shù)娜〖绞剑?
4.有一定的批量，應(yīng)重視模具材料的結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。
原始資料:
工件名稱：插片零件
工件簡圖：如（圖01）所示
生產(chǎn)批量：大批量
材料：10鋼
材料厚度：1mm
第2章 工藝方案的確定
在沖裁工藝性分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。沖裁工序數(shù)一般容易確定，關(guān)鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序順序。
沖裁工序的組合方式可分為單工序沖裁、復(fù)合沖裁和級進沖裁。所使用的對應(yīng)模具為單工序模、復(fù)合模、級進模。
由[1]得，一般組合沖裁工序比單工序沖裁生產(chǎn)效率高，加工的精度等級高。沖裁工序順序的組合方式可根據(jù)下列因素確定：
1．根據(jù)生產(chǎn)批量來確定；
2．根據(jù)沖裁件尺寸和精度等級來確定；
3．根據(jù)對沖裁件尺寸形狀的適應(yīng)性來確定；
4．根據(jù)模具制造安裝的難易和成本的高低來確定；
5．根據(jù)操作是否方便和安全來確定；
綜上所述。對于一個沖裁件，可以得出多種工藝方案。必須對這些方案進行比較，選取在滿足沖裁件質(zhì)量要求與生產(chǎn)率的前提下，模具制造成本較低，模具壽命較高，操作較方便及安全的工藝方案。
根據(jù)制件工藝性分析，基本工序有落料、沖孔、彎曲三種。按其先后順序組合，可得如下五種方案：
方案1．落料—彎曲—沖孔，單工序沖壓；
方案2．落料—沖孔—彎曲，單工序沖壓；
方案3．沖孔—切口—彎曲—落料，單件復(fù)合沖壓；
方案4．沖孔—切口—彎曲—切斷—落料，兩件連沖復(fù)合；
方案5．用一個沖孔落料復(fù)合模再加一個彎曲模進行生產(chǎn)；
方案1、2屬于單工序沖壓，由于此制件為大批量生產(chǎn)，尺寸較小，這兩種方案，生產(chǎn)效率低，操作也不安全，故不宜采用。
方案3、4屬于復(fù)合沖壓，由于制件的結(jié)構(gòu)尺寸小，復(fù)合模裝配較困難，強度也會影響，壽命不高；又因沖孔在前，落料在后，以凸模插入材料和凹模內(nèi)進行落料，必然受到材料的切向流動壓力，有可能使φ5mm及φ12mm凸模縱向變形，因此采用復(fù)合沖壓，除解決了操作安全性和生產(chǎn)率等問題外，又有新的難題，因此使用價值不高，也不宜使用 。
方案5是先用復(fù)合模進行沖孔落料然后再進行彎曲，既解決了方案1、2的問題，又不存在方案3、4的難點，故此方案最為合適。
第3章 工藝設(shè)計
3．1 計算毛坯尺寸
3．1．1 相對彎曲半徑：
相對彎曲半徑：彎曲半徑與彎曲件材料厚度之比，公式如下：
=1/1>0.5
式中R—彎曲半徑（mm）;
t—毛坯厚度（mm）;
可見，制件屬于圓角半徑較大的彎曲件，應(yīng)先求彎曲變形區(qū)中性層曲率半徑ρ（mm）。
3．1．2 中性層的位置計算
根據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度。中性層與曲率半徑ρ表示。
由[1]的通常中性層的位置計算用下列經(jīng)驗公式確定：
ρ=R+xt
式中R—彎曲半徑（mm）;
t—毛坯厚度（mm）;
x—中性層位移系數(shù)，查得x=0.32；
ρ=（1+0.32×1）mm=1.32mm
由于圓角半徑較大（R＞0.5t）的彎曲件毛料長度計算公式
l=Σ+Σ =πρ
式中l(wèi)—彎曲件毛料展開長度（mm）;
Σ—彎曲各段直線長度總和（mm）;
Σ—彎曲件各彎曲部分中性層展開長度之和（mm）;
Σ=+=14.5+20.5mm=35（mm）
Σ=×3.14×1.32=1.98 mm
l=(35+1.98) mm≈37 mm
因此得出彎曲前沖孔落料復(fù)合模制出的制件圖如（圖02）所示。
計算沖壓件毛坯面積：
S=11.5×20+10.5×10+1/2（π×10+π×5）-π（6+2.5）
=398.585mm
第4章 沖孔落料復(fù)合沖裁模的設(shè)計
4.1沖壓件的工藝分析
該制件形狀簡單，對稱，是由圓和直線組成的。由[2]中可以查出，沖裁件內(nèi)
形所能達到的經(jīng)濟精度為IT12∽IT13，孔的中心與邊緣距離尺寸公差為±0.6mm?？芍萍木纫竽軌蛟跊_裁加工中得到保證，其它尺寸標準，生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復(fù)合模沖裁模進行加工，且一次沖壓成形。
4.2 排樣
沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是提高材料利
用率、降低成本，確保沖壓件質(zhì)量及模具壽命的有效措施。
根據(jù)材料的合理利用情況，條料排樣方法可分為三種[3]：一是有廢料排；
二是無廢料排樣；三是少廢料排樣。采用少、無廢料的排樣可以簡化沖裁模結(jié)構(gòu)，減小沖裁力，提高材料利用率。但是，因條料本身的公差以及條料導向與定位所產(chǎn)生的誤差影響，沖裁件公差等級低，同時，由于模具單邊受力（單邊切斷時），不但會加劇模具磨損，降低模具壽命，而且也直接影響沖裁件的斷面質(zhì)量。為此，排樣時要統(tǒng)籌兼顧、全面考慮。
本副模具采用直對排的排樣方案，如（圖03）所示，查[2]得最小搭邊值a=2mm,a=3.5mm。
條料寬度：
b=37+3.5×3+21.5=69 mm
步距：
h=20+2=22 mm
一個步距的材料利用率：
η===53%
4.3計算沖裁力
沖壓力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化的，通常說的沖壓力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設(shè)計模具的重要依據(jù)之一。
4.3.1落料力
p =Ltσ
式中L—沖裁周邊長度(mm)；
σ—材料的抗拉強度(mp)；
L=2×（10.5+11.5）+10+π(5+10)=101.1(mm)
查[2]得σ=300(mp),因此：
p=101.1×1×300=30330（N)
4.3.2 沖孔力
P= Ltσ
式中L—沖裁周邊長度(mm)
σ—材料的抗拉強度(mp)
P =2π(2.5+6) ×1×300=16014（N)
4.3.3 落料時的卸料力
p=kp,
查得k=0.05,故
p=0.05×30330=1516.5（N)
4.3.4 沖孔時的推件力
p=nkp
式中：n—同時卡在凹模內(nèi)的的沖裁件（或廢料）數(shù)。
取h=5mm,則n=h/t=5/1=5個。
查得: k=0.055,故
p=5×0.055×16014=4403.85（N)
選擇沖床時的總沖壓力為
p= p+ P+ p+ p
=30330+16014+1516.5+4403.85
=52264.35（N)=52.26435(kN)
4.4 初選壓力機
根據(jù)總沖壓力查[2]表8-10開式雙柱可傾壓力機參數(shù), 初選壓力機型號規(guī)格為J23-6.3。
4.5確定模具壓力中心
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心線相重合,否則,沖壓時滑塊就會承受偏心載荷,導致滑塊導軌和模具導向部分不正常磨損,還會使合理間隙得不到保證,從而影響到制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產(chǎn)中,可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀懸殊或排樣懸殊,從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造考慮不宜使壓力中心與模柄相重合,這時應(yīng)注意壓力的偏離不致超出所選壓力機允許的范圍。
按比例畫出零件形狀,選定坐標系xoy,如（圖04）所示。
零件左右對稱,即x=0,故只需計算y。將工件沖裁周邊分成L、L……L基本線段,用解析法求出各段長度及各段的重心位置:
L=31.4mm, y=0
L=11.5 mm, y=15.75mm;
L=5mm, y=21.5mm;
L=10.5mm, y=26.75mm;
L=15.7 mm, y=37mm;
L=10.5mm, y=26.75 mm;
L=5mm, y=21.5 mm;
L=11.5 mm, y=15.75mm;
L=37.68 mm, y=15.75mm;
L=15.7mm, y=32mm;
y==16.82mm。
因此，該模具的壓力中心坐標為（0，16.82）。由以上計算結(jié)果可以看出，該制件沖裁力不大，壓力中心與原點較近為了便于模具的加工和裝配，模具的中心仍然選擇在坐標原點O，若選用J23-6.3沖床，壓力中心在壓力機模柄孔的投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。
4.6 計算凸、凹模刃口尺寸[4]
沖裁工作中，沖裁件的尺寸精度主要取決于凸模和凹模工作部分（刃口部分）的尺寸精度，合理的間隙值也是靠凸、凹模的刃口尺寸來實現(xiàn)和保證的。因此，正確的確定凸、凹模的刃口尺寸及公差，在設(shè)計和制造模具時很重要的。
4.6.1尺寸計算原則
生產(chǎn)實踐證明：由于凸、凹模之間存在差間隙，使落下的料或沖出孔帶有錐度，落料件的大端尺寸等于或接近凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近凸模刃口尺寸。
在測量與使用中，落料件于大端尺寸為基準，沖孔孔徑是于小端尺寸為基準的，沖裁時凸模和凹模要與制件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果間隙越用越大。
因此在確定模具刃口尺寸及制造公差時，需要遵循下述原則：
4.6.1.1 落料時，先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取等于或接近零件的最小極限尺寸，以確保凹模磨損在一定范圍內(nèi)仍然能沖出合格零件。
4.6.1.2 沖孔時，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取等于或接近零件的最小極限尺寸，以確保凸模磨損在一定范圍內(nèi)仍然能沖出合格零件。
4.6.1.3 凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度高2~3級。
4.6.2 刃口尺寸計算方法
根據(jù)上述原則，就可以確定凸、凹模的刃口尺寸及公差。但由于模具的加工和測量方法不同，在進行具體計算與選擇尺寸公差標準時，其方法也不同，通常按下述方法進行：
4.6.2.1 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形等形狀簡單的沖裁件。采用這種方法時，要分別標注凸模和凹模的刃口尺寸與制造公差（凸模公差δ，凹模公差δ）。同時為了保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足下列條件：
δ+δ=（Z-Z）
式中δ—凸模制造公差；
δ—凹模制造公差；
Z—最大合理間隙值；
Z—最小合理間隙值；
（1）落料：設(shè)零件尺寸為D，其計算公式為：
D=（D-X△）
D=（D- Z）=（D-X△- Z）
（2）沖孔：設(shè)零件尺寸為d,其計算公式為：
d=(d+x△)
d=( d+ Z)=(d+ x△+ Z)
式中D ，D—分別為落料時凸、凹模刃口基本尺寸（mm）；
d ，d—分別為沖孔時凸、凹模刃口基本尺寸（mm）；
D，d—分別為落料件和沖孔件的基本尺寸（mm）；
△—為零件的制造公差；
Z—為最小初始雙邊間隙（mm）；
δ，δ—分別為凸、凹模制造公差（mm）；
x△—代表磨損量，其中x為磨損系數(shù)。
4.6.2.2凸模與凹模配合加工 其計算方法如下：
（1）落料
設(shè)零件尺寸為D則計算公式為：
D=（D- x△）
式中D—落料凹模刃口尺寸（mm）；
D—凸模刃口尺寸（mm），按凹模實際尺寸配制，留雙邊間隙Z
δ—落料凹模制造公差，取值為△/4；
△— 零件公差（mm）；
X— 磨損系數(shù)，取值同前。
（2）沖孔
設(shè)零件尺寸為 d,則計算公式為：
d=（d+ x△）
式中d—沖孔凸模刃口尺寸（mm）；
d—沖孔凹模刃口尺寸（mm）；，按凸模實際尺寸配制，保證雙邊間隙Z；
△—零件公差（mm）；
δ—沖孔凸模制造公差，取值為△/4；
X— 磨損系數(shù)，取值同前。
配制法的特點是：模具的最小間隙在配制中得到保證，因此不需用公式 δ+δ=Z-Z來進行校核，從而放寬基準件的制造公差，使加工簡單容易。
4.6.3 刃口尺寸計算
查[2]表3-5得間隙值Z=0.10（mm），Z=0.14（mm）。
對沖孔φ5（mm），φ12（mm）采用凸、凹分開的加工方法，其凸、凹模刃口尺寸計算如下：
查得凸、凹模制造公差：δ=0.02（mm），δ=0.02（mm）；
校核：Z-Z=（0.14-0.10）mm=0.04（mm）；
δ+δ=（0.02+0.02）mm=0.04（mm）；
滿足Z-Z≥δ+δ的條件。
查[4]表4-16得磨損系數(shù)x=0.5，所以
4.6.3.1沖孔φ5（mm）凸、凹刃口尺寸計算：
d=（d+ x△）=(5+0.5×0.04)mm=5.02（mm）；
d=（d+Z）=（5.02+0.10）mm=5.12（mm）；
4.6.3.2 沖孔φ12（mm）凸、凹刃口尺寸計算：
d=（d+ x△）=(12+0.5×0.04) mm=12.02mm;
d=（d+Z）=（12.02+0.10）mm=12.12（mm）；
對外輪廓的落料，由于形狀復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸凹模刃口尺寸計算如下：
當以凹模為基準件時，凹模磨損尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。
零件圖中未注公差的尺寸，由[5]中查出其極限偏差：37；R5；R12
查[2]表3-8得因數(shù)為：
當△≥0.50時，x=0.5;
當△＜0.50時，x=0.75;按A=（A-x△）計算
11.5d=(11.5-0.75×0.28) =11.29（mm）；
R10=（10-0.75×0.28）=9.79（mm）；
37 =（37-0.75×0.34）=36.745（mm）；
R5=（5-0.75×0.10）=4.925（mm）；
4.7凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
沖裁零件及模架已有國家標準或部門標準，模架產(chǎn)品標準（GB/T2851.1～GB/T2852.1～4）共10個，與標準模架相對應(yīng)的標準零件（GB/T2855.1～14、GB/T2856.1～8、GB/T2861.1～16）共38個。設(shè)計模具時應(yīng)盡量采用標準零件及其組合[3]
4.7.1 凸模設(shè)計
凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一。凸模本身按部件不同又可分為工作部分和固定部分。
4.7.1.1 常用凸模的結(jié)構(gòu)形式 凸模按結(jié)構(gòu)形式不同分為固定臺階式和無固定臺階式。
4.7.1.2 凸模固定方法[5] 凸模在上模的正確固定應(yīng)該是既保證凸模工作可靠和良好的穩(wěn)定性，還要使凸模在更換修理時拆裝方便。常用的固定方法有機械固定法、澆注固定法、拼塊固定法、而以機械固定法應(yīng)用最為普遍。
沖φ12mm孔的凸模采用凸模固定板。將裝有凸模的凸模固定板，連同墊板一起用四個六方螺釘固定在下模板上，待調(diào)整好凸、凹模間隙，在緊固四個內(nèi)六方螺釘，并配鉆、鉸凸模固定板和下模板上的兩個定位銷孔，隨后裝入兩圓柱銷，以防凸模工作時松動而損壞刃口，為使凸模刃口成形加工方便，小沖裁力的凸模采用鉚接法固定，因此沖φ5mm孔的固定方法如（圖05）所示：
4.7.1.3 凸模長度的確定[5] 凸模長度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)，并考慮修磨，固定板與卸料板之間的安全距離，裝配等的需要來確定。
凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內(nèi)對板料沖切，但若凸模過長又降低其工作時的穩(wěn)定性，故凸模長度適中為：
L=h+h+t+h
式中h—凸模固定板厚度（mm）；
h—卸料板（或?qū)О澹┖穸?mm);
t— 材料厚度(mm);
L—凸模長度(mm);
H—附加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度、凸模固定板與卸料板的安全距離等。一般取h=15～20mm，因此
L= h+h+t+h=15+10+1+20=46mm，
其中沖φ5mm的圓形凸?？蛇x用標準件BⅡ型式（尺寸為5.15mm×46mm）；沖φ12mm的凸模結(jié)構(gòu)如（圖06）所示。凸模材料用合金工具鋼Cr12MoV。熱處理硬度58～62HRC。
4.7.2 凹模設(shè)計
本模具凹模結(jié)構(gòu)選擇整體凹模，材料用合金工具鋼Cr12MoV，熱處理的硬度60～64HRC。
4.7.2.1 凹模固定方法 采用螺釘和銷釘直接固定在支承件上的凹模，這種凹模板已經(jīng)標準，它與標準固定板、墊板和模座配合使用。
4.7.2.2 凹模刃口形式 凹模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼式。這里采用整體式凹模。
沖裁凹模的刃口形式有直筒形和錐形兩種。這里選用直筒形。
4.7.2.3 整體式凹模輪廓的確定[1] 沖裁時凹模承受沖裁力和側(cè)向擠壓力的作用。由于凹模結(jié)構(gòu)形式及固定方法不同，受力情況又復(fù)雜，目前還不能理論方法確定凹模輪廓尺寸。在生產(chǎn)中，通常根據(jù)沖裁材料厚度和沖件的輪廓尺寸和凹?？卓谌斜陂g距離，按經(jīng)驗公式來確定。
凹模厚度H=Kb（≥15mm）;
凹模壁厚C=(1.5～2)H（≥30～40）；
式中：b—凹模刃口的最大尺寸；
K—系數(shù)，考慮料厚的影響。
因此：凹模厚度H=Kb=0.40×37=14.8≈15mm;
凹模壁厚C=（1.5～2）H=22.5～30mm ;
其凹模厚度為20mm，凹模壁厚為25mm;
凹模厚度B=b+2C=37+2×25=87mm;
凹模長度L=20+2C=20+2×25=70mm;
所以：
凹模輪廓尺寸為70mm×87mm×20mm。結(jié)構(gòu)如（圖07）所示。
4.7.2.4 凸凹模設(shè)計 凸凹模是復(fù)合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件，它的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚與模具結(jié)構(gòu)有關(guān)；當模具為正裝結(jié)構(gòu)時內(nèi)孔不積廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝模具結(jié)構(gòu)時積存廢料，脹力大，故最小壁厚大些。凸凹模的最小壁厚值，目前一般經(jīng)驗確定，因此本副模具采用正裝結(jié)構(gòu)。材料用合金工具鋼Cr12MoV，熱處理的硬度60～64HRC。
凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如（圖08）所示：
4.8 模具總體設(shè)計
4.8.1 模具總體設(shè)計
4.8.1.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合沖裁，因此模具類型選擇正裝復(fù)合模。
4.8.1.2 定位方式的選擇 因為該模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導料銷，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進步距采用擋料銷。
4.8.1.3 卸料、出件方式的選擇， 因為工件料厚為1mm，相對較薄，卸料力也比較小，采用彈性卸料裝置。
4.8.1.4 導向方式的選擇 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，該模具采用后側(cè)導柱的導向方式。
4.8.2主要零部件的設(shè)計
4.8.2.1定位零件的設(shè)計 沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具的正確位置。
條料在模具送料平面中心必須有兩個方向的限位：一是在與條料方向垂直的方向上限位，保證沿正確的方向送料稱為送進導向；二是送料方向的上的限位，控制條料一次送進的距離（步距）稱為送料步距。對于塊料或工序件的定位，基本也是在兩個方向上的限位，只是定位零件的結(jié)構(gòu)形式與條料的有所不同而已。
（1）導料銷的設(shè)計
設(shè)計兩個導料銷在落料凹模上，大小為φ8mm，高度為8mm,采用45鋼制作，熱處理硬度為40～45HRC。
（2）擋料銷的設(shè)計
擋料銷起定距的作用，有活動擋料銷和固定擋料銷兩種，這里選用固定擋料銷選用標準件，規(guī)格為8×16。
4.8.2.2卸料部件的設(shè)計 卸料裝置分為剛性卸料裝置、彈性卸料裝置、廢料切刀三種。
（1）卸料板的設(shè)計
卸料板的周界尺寸與凸凹模的周界尺寸相同，厚度為10mm。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40～45HRC。
卸料板與凸凹模的雙邊間隙取決于板料厚度，一般在0.2～0.5mm之間，板料薄時取小值；板料厚時取大值。
因為本副模具的卸料板起導向作用；因此卸料板與凸凹模按H7/h6配合制造，簡圖如（圖09）所示。
（2）卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設(shè)置4個卸料螺釘，選用標準件，公稱直徑10mm，螺紋部分為M8×8mm，卸料螺釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間，卸料螺釘擰緊后，應(yīng)使卸料板凸凹模端面超出1mm，有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。
4.8.2.3推件（頂件）裝置的設(shè)計 推件裝置有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。一般剛性的用的比較，它由打桿，推板，連接推桿組成。
推桿，選用帶肩推桿形式，用GB2867.1-81，材料45鋼，硬度HRC43～48，選用A型d=6mm,L=40(mm)(間隔5mm),D=8mm,L=45mm,由[7]查出；
推板簡圖如（圖10）所示。
頂件裝置：其基本組成有頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器為通用的，其彈性元件是彈簧或橡膠。
頂桿，選用GB2867.3-81，dmm,L=110mm,熱處理硬度HRC43～48，材料
45鋼；
頂件塊：頂件塊與凹模為間隙配合，其外形尺寸一般按公差與配合國家標準h制造，用45鋼制造，熱處理硬度58～62HRC，頂件塊圖如（圖11）所示。
4.8.2.4 橡膠的設(shè)計計算 選用四塊橡膠的厚度一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生卸斜，影響模具的正常工作，卸料橡膠的設(shè)計計算見下表：
卸料橡膠的設(shè)計計算表（1）
項目
公式
結(jié)果
備注
橡膠工作行程h
h=h+t+h
4mm
h為凸模凹進卸料板高度1mm;
h為凸模沖裁后進入凹模的深度2mm
橡膠工作行程H
H=h+h
9mm
h為凸模修磨量,取5mm;
橡膠的自由高度H
H=4H
36mm
取H為H的25%
橡膠的預(yù)壓縮量H
H=15%H
5.4mm
一般H=（10%～15%）H
每個橡膠承受的載荷F
F=F/4
379.1N
選用4個圓筒形橡膠
橡膠的外徑D
D=
34mm
d為圓筒形橡膠內(nèi)徑取d=13mm;p=0.5Mpa
校核橡膠自由高度H
0.5≤H/D=1.06≤1.5
滿足要求
橡膠的安裝高度H
H=H-H
30mm
4.8.2.5連接與固定零件設(shè)計
(1)模柄的設(shè)計
中、小型模具一般是通過模柄將上模固定在壓力機滑塊上。模柄作為上模與壓力機滑塊的連接的零件。對它的基本要求是:一要與壓力機滑塊上模柄孔正確配合,安裝可靠;二要與上模正確而可靠連接。模柄裝在上模上的垂直度影響導向裝置的精度和使用壽命,因此根據(jù)模具選擇旋入式模柄,模柄通過螺紋與上模固定,用止動螺釘防松.
因此選擇選用旋入式模柄GB2862.2-81:d=25 mm,d=M18×1.5mm,H=64mm，H=16mm,d =16.5mm,d=7mm,d=M6mm,b=2.5mm, C=1mm。
（2）固定板
將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上?；蛳履Ｗ?。模具中最常見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩形固定板兩種。主要用于固定小型凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹模的0.6～0.8倍，其平面尺寸與凹模卸料板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6,壓緊后將凸模端面與固定板一起磨平。
固定板采用45鋼，凸模固定板如（圖12）所示；凸凹模固定板如（圖13）所示。
（3）墊板
墊板的作用是直接承受凸模的壓力，材料采用Q235，下模座墊板如（圖14）所示；上模墊板如（圖15）所示。
（4）螺釘和銷釘
螺釘和銷釘都是標準件。設(shè)計模具時按標準選用即可。螺釘用于固定模具零件，一般選用內(nèi)六角螺釘；銷釘起定位作用，常用圓柱銷釘。螺釘、銷釘規(guī)格應(yīng)根據(jù)沖壓力大小，凹模厚度來確定，由于本模具沖壓力較小，凹模厚度為20mm，因此選用標準件為M8mm。
4.8.2.6模架及其它零部件的設(shè)計 沖模的閉合高度是指模具工作行程終了時，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。壓力機的封閉高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊的下平面至工作臺上平面之間的距離。而壓力機裝模高度是指壓力機滑塊在下止點時，滑塊下平面至墊板上平面之間的距離。封閉高度和裝模高度相差一個墊板厚度。沒有墊板的壓力機，其封閉高度與裝模高度相等。
上模座：L×B×H=160mm×100mm×25mm,材料HT200，GB/T2855.5-90
下模座：L×B×H=160mm×100mm×35mm,材料HT200，GB/T2855.6-90
導柱： d×L=25mm×130m GB/T2861.1-90
導套：d×L×D=25mm×85mm×33mm, GB/T2861.6-90
墊板厚度為8mm,上模座厚度為25mm;
凸模固定板厚度為15mm;
凹模的厚度以定為20mm,下模板厚度為35mm;
凸凹模厚度為35mm.
因此模具的閉合高度為：H=25+8+35+20+20+15+8+35=166mm。
可見模具的閉合高度大于所選壓力機J23-6.3的最大閉合高度150mm，不可用因此另選開式雙柱可傾壓力機J23-10。
4.9模具總裝配圖
圖（16）
通過以上設(shè)計，可得到如（圖16）所示的模具總裝配圖，為正裝式落料沖孔復(fù)合模，凸凹模7上模，落料凹模9和沖孔凸模在下模。
工作時，條料以導料銷16和擋料銷17定位。上模下壓，凸凹模外形和凹模9進行落料，落下料卡在凹模中，同時沖孔凸模與凸凹模內(nèi)孔進行沖孔，沖孔廢料卡在凸凹模孔內(nèi)?？ㄔ诎寄Ｖ械臎_件由頂件裝置頂出凹模面。頂件裝置由帶肩頂桿18和頂件塊10及裝在下模座的彈頂器組成，該模具采用裝在下模座底下的彈頂器和頂件塊、彈性元件高度部首模具有關(guān)空間的限制，頂件力大小容易調(diào)節(jié)，可獲得較大的頂件力。當上模上行至上止點，把廢料推出，每沖裁一次，沖孔廢料被推下一次。凸凹模孔內(nèi)不積存廢料，脹力小，不易破裂。
4.10沖壓設(shè)備的選定
通過較核開式雙柱可傾壓力機J23-10能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：100KN；
滑塊行程：45mm；
最大閉合高度：180mm；
滑塊行程次數(shù)：145/min;
封閉調(diào)節(jié)高度：35mm；
工作臺尺寸（前后×左右）：240×370mm；
墊板尺寸（厚度×孔徑）：30mm×150mm；
模柄孔尺寸：φ30mm×55mm；
最大傾斜角：35。
4.11模具工件零件的加工工藝
4.11.1沖裁模凸、凹模的技術(shù)要求及加工特點
沖裁屬于分離工序，沖裁模凸、凹模帶有鋒利刃口，凸、凹模之間的間隙較小，其加工具有如下特點：
①凸、凹模材質(zhì)一般是工具鋼或合金工具鋼，熱處理后的硬度一般為58∽64HRC，凹模比凸模稍硬一些。
②凸、凹模精度主要根據(jù)沖裁件精度決定，一般尺寸精度在IT6∽IT9，工作表面粗糙度在Ra值為1.6∽0.4μm。
③凸、凹模工作端帶有鋒利刃口，刃口平直（斜刃除外），安裝固定部分要符合配合要求。
④凸、凹模裝配后應(yīng)保證均勻的最小合理間隙。
⑤凸模的加工主要是外形加工，凹模的加工主要是孔（系）加工。凹模型孔加工和臺階式凸模加工常用線切割方法。
4.11.2凸、凹模加工的工藝路線有以下幾種方案：
方案一：下料→鍛造→退火→毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）→劃線→刃口輪廓粗加工→刃口輪廓精加工→螺孔、銷孔加工→淬火與回火→研磨或拋光；
方案二：下料→鍛造→退火→毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）→劃線→刃口輪廓粗加工→螺孔、銷孔加工→淬火與回火→采用成形磨削進行刃口輪廓精加工→研磨或拋光；
方案三：下料→鍛造→退火→毛坯外形加工→螺孔、銷孔、穿絲孔加工→淬火與回火→磨削加工上、下面及基準面→線切割加工→鉗工修整；
具體分析：
方案一，鉗工工作量大，技術(shù)要求高，適用于形狀簡單，熱處理變形小的零件；
方案二，能消除熱處理變形對模具精度的影響，使凸、凹模的加工精度容易保證，可用于熱處理變形大的零件；
方案三，主要用于以線切割加工為主要工藝的凸、凹模加工，尤其適用形狀復(fù)雜，熱處理變形大的直通式凸模、凹模零件。
4.11.3本副模具工件零件加工方案的確定
本副沖裁模具設(shè)計，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件。由于本副模具的工作零件形狀相對比較簡單，凸凹模，落料凹模熱處理變形大，故采用方案三；拉深凸模和沖孔凸模形狀簡單，且熱處理變形小，故采用方案一。如：表2沖孔凸模加工工藝過程、表3凹模加工工藝過程。
表（2）沖孔凸模加工工藝過程
零件圖號
07
零件名稱
沖孔凸模
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
鍛造
將毛坯鍛成圓棒φ26mm×55mm
空氣錘
2
熱處理
退火
3
車削
按圖車全形，單邊留0.2mm精加工余量
車床
4
熱處理
按熱處理工藝，淬火、回火達到58∽62HRC
5
磨削
進行精加工，留研磨量。
磨床
6
研磨
進行研磨使得零件達到零件圖上各項要求。
7
檢驗
表（3）凹模加工工藝過程
零件圖號
08
零件名稱
凹模
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
鍛造
將毛坯鍛成長方體95mm×75mm×25mm
空氣錘
2
熱處理
退火
3
粗刨
刨六面達到88mm×71mm×21mm，互為直角
牛頭刨床
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨平面
磨光六面，互為直角
磨床
6
鉗工劃線
劃出各孔位置線，型孔輪廓線
7
孔位加工
按位置加工螺釘孔、銷釘孔及穿絲孔
鉆床
8
熱處理
按熱處理工藝，淬火、回火達到60∽64HRC
9
磨平面
磨光上、下平面
磨床
10
線切割
按圖紙切割型孔達到尺寸要求
電火花線切割機床
11
鉗工精修
全面達到設(shè)計要求
12
檢驗
4.12 模具的裝配
要制造出一副合格的模具,除了保證模具零件的加工精度外,還必須做好模具裝配工作。裝配就是按照規(guī)定的技術(shù)要求把所有零件連接起來,使之成為合格的模具。裝配是模具制造過程中的一個重要環(huán)節(jié),裝配質(zhì)量的好壞直接影響沖件的質(zhì)量和模具的使用壽命。[9]
在模具裝配之前,仔細研究,根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的特定和技術(shù)要求,確定合理的裝配次序和裝配方法。此外,還應(yīng)檢查模具零件的加工質(zhì)量,如凸、凹模刃口尺寸等,然后按照規(guī)定的技術(shù)要求進行裝配。裝配的次序和方法如下：
4.12.1凸、凹模的預(yù)配
4.12.1.1裝配前仔細檢查各凸模外形狀尺寸以及凹模形孔,是否符合圖紙要求精度、形狀。
4.12.1.2將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯浜?檢查其間隙是否加工均勻。不適者應(yīng)從新加工修磨或更換。
4.12.2凸模裝配
凸模的裝配,凸模與固定板的配合要求為,裝配時,先在壓力機上將凸模壓入固定板內(nèi),檢查凸模的垂直度,然后將固定板的上平面與凸模尾部磨平。
4.12.3凸凹模的裝配
凸凹模固定板的配合要求為,裝配時,先在壓力機將凸凹模壓入固定板內(nèi), 檢查凸凹模的垂直度,然后將固定板的上平面與凸凹模尾部磨平.
4.12.4裝配下模
4.12.4.1將墊板13放在下模座15上;
4.12.4.2 把凸模20裝入固定板13中,磨平底面,然后放在墊板14上;
4.12.4.3 將頂件塊10裝在凸模20上,裝墊塊12;
4.12.4.4 裝卸料板8,并用螺釘緊固,打入銷釘.
4.12.5裝配上模
4.12.5.1 在已裝好的下模上放等高的墊鐵,再在凸凹?？卓趦?nèi)放入0.12mm的紙片,然后將凸凹模與固定板組合裝入凸模;
4.12.5.2 預(yù)裝上模座,劃出與凸凹模固定板23相對應(yīng)螺釘孔、銷釘孔位置并鉆鉸螺釘孔、銷釘孔;
4.12.5.3 用螺釘將固定板23組合、墊板24、上模座6連接在一起,但不要擰緊;
4.12.5.4 將卸料板8套裝在已裝入固定板的凸凹模上,裝上橡膠22和卸料螺釘5、并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓縮量,使卸料板高出凸凹模下端約1mm;
4.12.5.5復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后,緊固螺釘;
4.12.5.6 切紙檢查,合適后大入銷釘。
4.12.6 試沖與調(diào)整,裝機試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。
總結(jié)
本課程設(shè)計是我們進行完了三年的模具設(shè)計與制造專業(yè)課程后進行的，它是對我們?nèi)陙硭鶎W課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習，也是一次理論聯(lián)系實踐的訓練。它在我們的學習中占有重要的地位。
通過這次畢業(yè)設(shè)計使我從新系統(tǒng)的復(fù)習了所學專業(yè)知識同時也鞏固了先前學到了的知識，同時感觸最深刻的是：所學知識只有在應(yīng)用中才能在更深刻理解和長時間記憶。對一些原來一知半解的理論也有了進一步的的認識。特別是原來所學的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測量、冷沖模具設(shè)計與制造等有了更深刻的理解，使我進一步的了解了怎樣將這些知識運用到實際的設(shè)計中。同時還使我更清楚了模具設(shè)計過程中要考慮的問題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費材料，保證工件的經(jīng)濟性，加工工藝的合理性。
在設(shè)計的過程中通過沖壓手冊、模具制造簡明手冊、模具標準應(yīng)用手冊等隊要設(shè)計的問題進行查詢，我了解了通過更多的途徑去了解我要做的設(shè)計，使設(shè)計更具合理性。也使我學會了設(shè)計過程中對資料的查詢和運用。通過這次設(shè)計，我更加深入地學習了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計的內(nèi)容包括冷沖壓工藝設(shè)計、模具設(shè)計及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計是針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對產(chǎn)品零件圖的沖壓工藝性分析入手經(jīng)過必要的工藝計算，制定出合理的工藝方案，最后編寫沖壓工藝卡的一個綜合分析、計算、設(shè)計過程。沖壓工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
沖壓模具設(shè)計則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計計算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備想適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標準零件圖的整個設(shè)計繪圖過程。
歷經(jīng)近三個月的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計中通過參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請教各位老師有關(guān)模具方面的問題，并且和同學的探討，模具設(shè)計在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質(zhì)的飛躍。
從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經(jīng)的一般過程，我對模具的認識過程亦是如此。經(jīng)過近三個月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計一定能為三年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。
致 謝
本設(shè)計在設(shè)計過程中得到了原紅玲、翟德梅、楊占堯、于智宏、等幾位指導老師的大力支持和幫助，再次表示誠摯的感謝！
感謝各位老師在三年之中的教導和在做設(shè)計的過程中對我的幫助。使我在大學三年里不但學到了更多知識，而且學到了怎么做人、怎么做事。在此衷心對各位老師的辛勤教導表示感謝。雖然我就要走出校進入社會，但是老師對我的教導和幫助我想我一輩子也不會忘記！那講課的聲音在我耳邊久久回蕩，那寫字的身影在腦海里留下了深深的印記，如果還有下一次做學生我仍然選擇做您的學生！
畢業(yè)之后，我一定會努力工作的，不辜負各位老師對我們的深切期望，在這里也說一聲：老師你辛苦了。
祝各位老師，身體健康、萬事如意！
參考文獻
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6.《冷沖壓成形工藝與模具設(shè)計》機械工業(yè)出版社， 付宏生 主編
7.《公差配合與技術(shù)測量》機械工業(yè)出版社， 薛彥成主編
8.《沖壓技術(shù)與模具設(shè)計》機械工業(yè)出版社， 馬正元、韓啟主編
9.《模具制造技術(shù)》 翟德梅主編
10.《沖模設(shè)計手冊》模具手冊之四 機械工業(yè)出版社 沖模設(shè)計手冊編寫組編著
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