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湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設計
誠 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設計）是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產權爭議。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。
畢業(yè)設計作者簽名：
2013 年 5 月 日
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………1
1前言………………………………………………………………………………2
2緒論………………………………………………………………………………3
2.1我國沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………3
2.2我國沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢……………………………………………4
3零件工藝分析及確定工藝方案和模具結構類型………………………………5
3.1產品零件圖……………………………………………………………………5
3.2工藝分析………………………………………………………………………6
3.2.1工藝審核……………………………………………………………………6
3.2.2工件的工藝分析……………………………………………………………7
3.3工藝方案及模具結構類型……………………………………………………7
3.3.1冷沖模具類型與結構………………………………………………………8
3.3.2沖裁模沖裁原理……………………………………………………………9
3.3.3零件沖壓方案確定…………………………………………………………9
4級進模設計計算…………………………………………………………………10
4.1零件圖…………………………………………………………………………10
4.2工藝方案及模具結構類型……………………………………………………11
4.3級進模的工作原理……………………………………………………………11
4.4多工位級進模的特點…………………………………………………………11
4.5排樣設計………………………………………………………………………12
4.5.1排樣的設計…………………………………………………………………12
4.5.2最小搭邊值的選擇…………………………………………………………13
4.5.3條料步距的計算……………………………………………………………14
4.5.4條料寬度計算………………………………………………………………14
4.6確定條料的利用率……………………………………………………………15
4.7計算沖裁力及彎曲力…………………………………………………………15
4.7.1沖裁力的計算………………………………………………………………15
4.7.2卸料力、推件力、頂件力的計算…………………………………………17
4.8壓力機公稱壓力的確定及壓力機的選用……………………………………18
4.9壓力中心的確定………………………………………………………………19
5連續(xù)模零部件結構設計…………………………………………………………21
5.1凸、凹模結構設計……………………………………………………………21
5.1.1凸?！?1
5.1.2凹?！?3
5.1.3凸、凹模工作尺寸計算……………………………………………………24
5.2定位形式與結構設計…………………………………………………………29
5.2.1設計原則……………………………………………………………………29
5.2.2定位零件機構與應用………………………………………………………30
5.3卸料結構的設計………………………………………………………………31
5.4連續(xù)模導向、安裝和有關零部件……………………………………………30
5.4.1導向…………………………………………………………………………30
5.4.2結構件與安裝………………………………………………………………31
5.4.3緊固件選用…………………………………………………………………31
5.4.4模具自制件的材料及熱處理要求…………………………………………32
6模具裝配…………………………………………………………………………32
7總結………………………………………………………………………………34
參考文獻……………………………………………………………………………34
致謝…………………………………………………………………………………35
湖南農業(yè)大學全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設計）開題報告
學生姓名
熊晨
學 號
200940614224
年級專業(yè)及班級
2009級機械設計制造及其自動化( 1 )班
指導教師及職稱
陳力航 講師
學 院
工學院
2013年 1 月 7 日
畢業(yè)論文（設計）題目
馬達支架級進模具的設計
文獻綜述（選題研究意義、國內外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等，不少于1000字）
一、選題研究意義
沖壓加工是現(xiàn)代機械制造中先進高效的加工方法之一。它是利用安裝在壓力機上的模具，在常溫或加熱的條件下對板材施加壓力使其變形和分解，從而獲得一定形狀、尺寸的零件的加工方法。因為它主要用于加工板料零件，所以又叫板料沖壓。
沖壓加工的特點如下：
（1）借助壓力機的壓力，利用模具能獲得壁薄、質量輕、形狀復雜的零件，這些零件用其他方法難以加工甚至無法加工；
（2）沖壓加工的零件精度高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性；
（3）沖壓加工是少無切削加工的一種，部分零件沖壓直接成形，大部分無需任何再加工，材料利用率高，達85%以上；
（4）生產效率高，生產過程容易實現(xiàn)機械化和自動化，適合大批大量生產；
（5）操作簡單，便于組織生產管理。
本課題要求對給定零件卡板零件進行沖孔、落料、壓彎、翻邊級進模設計，通過對零件進行詳細的工藝分析確定零件的沖壓工藝方案并制定部分零件的制造工藝，如：凸模、凹模、凸凹模、凸模固定板、墊板、凹模固定板、卸料板、導尺、擋料銷、導正銷等。通過該課題設計，可以提高生產過程中的自動化程度，改善勞動條件、避免人身事故，并且減輕人力、便于有節(jié)奏的生產，從而提高生產效率。
二、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1、沖壓技術的發(fā)展現(xiàn)狀
沖壓技術的發(fā)展現(xiàn)狀主要可以歸納為以下幾個方面：沖壓加工更加自動化與柔性化；塑性成形的基礎理論已基本形成；以有限元為核心的塑性成形數值仿真技術日趨成熟,為人們認識成形過程的本質規(guī)律提供了新途徑；CAD/CAE/CAM等技術的不斷深入應用,使模具質量提高、制造周期下降；新的成形方法不斷出現(xiàn)并得到成功應用。
近年來，我國沖壓模具行業(yè)結構調整取得不小的成績，無論是企業(yè)組織結構、產品結構、技術結構和進出口結構，都在向著合理化的方向發(fā)展。目前全世界模具總產值約為680億美元，中國只占8%左右，為更新和提高裝備水平，沖壓模具企業(yè)每年都需進口設備。在創(chuàng)新開發(fā)方向的投入仍顯不足，沖壓模具行業(yè)內綜合開發(fā)能力的提升已嚴重滯后于生產能力的提高，主要問題體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)各層次的沖壓模具技術人才資源不足，尤其是高級模具設計人員、CNC數控機床操作工等，需求缺口較大。
(2)模具標準化程度不高，模具及其零件部件的商品率偏低。
(3)模具制造的專業(yè)化程度和集中化程度待進一步提高。
(4)模具修理機制不健全，因拖延修理期影響生產的事時有發(fā)生。
(5)模具壽命偏低，使模具費占產品成本比率過高且長期居高不下。
(6)模具及零部件市場價偏低，模具修理費用更低，而且沒有市場指導價，完全靠購銷雙方“議價”，地區(qū)與廠際之間價差懸殊。
(7)模具新技術、新工藝、新設備、新材料推廣應用緩慢，特別是國內自行開發(fā)的模具新材料大多至今未能推廣應用。
(8)設備老化嚴重，超期服役的情況普遍。
(9)各類模具的標準及技術指導性文件不齊全，特別是與國際市場接軌的各類模具國家標準缺口大。
(10)模具鋼的精煉和模具鍛坯的鍛造技術推廣應用問題，至今未能解決。
上述一系列問題表明，中國目前的模具結構還需要進一步調整，增長方式也需要進一步轉變，必須從量的擴張逐漸轉變到以質為先的軌道上來。只有這樣，我國模具產品的質量與水平才能真正提升，才能的擁有國際市場的競爭力，才能使模具產品的出口量的增長與質的提升相結合。
2、沖壓技術的發(fā)展趨勢
當今中國憑借豐富且廉價的人力資源、龐大的市場及其它許多有利條件，已成為承接工業(yè)發(fā)達國家模具業(yè)轉移的良好目的地。隨著國際交往的日益增多和外資在中國模具行業(yè)的投入日漸增加，中國模具已經與世界模具密不可分，中國模具在世界模具中的地位和影響越業(yè)越重要。中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向將主要集中在以下幾個方面：
(1)模具結構日趨大型、精密、復雜及壽命日益提高。由于成型零件日趨大型及高效率生產所要求的一模多腔，使模具日趨大型化；隨著零件微型化和模具結構發(fā)展的要求，今后模具加工的精度將更小，這必將促進超精密加工的發(fā)展。
(2)CAD/CAE/CAM 技術在模具設計制造中的廣泛應用。在模具設計與制造中，開發(fā)并應用計算機輔助設計的制造系統(tǒng)(CAD/CAE/CAM)，發(fā)展高精度、高壽命模具和簡易模具(軟模、低熔點合金模具等)制造技術以及通用組合模具、成組模具、快速換模裝置等，以適應沖壓產品的更新?lián)Q代和各種生產批量的要求。
(3)提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。模具標準件應進一步增加規(guī)格、品種、發(fā)展和完善銷售網絡，保證供貨速度，為客戶提供交貨期短、精度高、生產工藝性好、使用壽命長、價格低的優(yōu)質模具標準件。
(4)開發(fā)優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術。模具材料是模具工業(yè)的基礎，制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被高強鋼板、涂敷鍍層鋼板、塑料夾層鋼板和其他復合材料或高分子材料替代。隨著材料科學的發(fā)展，加強研究各種新材料的沖壓成形性能，不斷發(fā)展和改善沖壓成形技術。當前，國外模具材料系列日趨完善與細化，國內開發(fā)的高級優(yōu)質模具鋼品種雖然不少，但推廣應用不足，每年所需約70萬噸模具鋼還要有相當一分進口。
(5)沖壓成形技術將更加科學化、數字化，可控化。科學化主要體現(xiàn)深入研究沖壓變形的基本規(guī)律、各種沖壓工藝的變形理念、失穩(wěn)理論與變形程度等對成形過程、產品質量、成本、效益的預測和可控程序。數字化主要體現(xiàn)在應用有限元、邊界元等技術，對沖壓過程進行數字模擬分析，以預測某一工藝過程中坯料對沖壓的適應性及可能出現(xiàn)的質量問題，從而優(yōu)化沖壓方案。
(6)對產品可制造性和成形工藝的快速分析與評估能力將有大的發(fā)展。以便宜從產品初步設計甚至構思時起，就能針對零件的可成形性及所需性能的保證度，作出快速分析評估。
三、主要參考文獻等
[1] 濮良貴.機械設計.第8版.高等教育出版社，2010.3
[2] 孫桓.機械原理.第7版.高等教育出版社，2009.12
[3] 彭建聲、秦曉剛 《模具技術問答》[M].機械工業(yè)出版社,2005
[4] 王樹勛等. 典型模具結構圖冊[M].廣州.華南理工大學出版社. 2008，4
[5] 翁其金. 沖壓工藝與沖模設計[M]，北京∶機械工業(yè)出版社，2011.7
[6] 楊玉英. 實用沖壓工藝及模具設計手冊[M]，北京∶機械工業(yè)出版社，2009.9
[7] 成大先. 機械設計手冊[M]，北京： 化學工業(yè)出版社， 2009.1
[8] 傅建軍. 模具制造工藝 [M]. 北京∶ 機械工業(yè)出版社，2011.1
[9] 王衛(wèi)衛(wèi). 材料成形設備[M]. 機械工業(yè)出版社，2010.1
[10] 王秀鳳、張永春 《冷沖壓模具設計與制造》[M].北京航空航天大學出版社，2008.7
[11]涂光祺. 沖模技術 [M].北京. 機械工業(yè)出版社. 2010.9
[12] 趙孟棟. 冷沖模設計[M]，北京∶機械工業(yè)出版社，2010.4
[13] 王新華 《沖模設計與制造實用計算手冊》[M].機械工業(yè)出版社,2011
注：此表如不夠填寫，可另加頁。
研究方案（研究目的、內容、方法、預期成果、條件保障等）
一、研究目的
研究設計馬達支架級進模能夠提高工業(yè)生產的效率，使生產過程更容易實現(xiàn)機械化和自動化，同時使操作簡單，便于組織生產管理，也能夠促進我國工業(yè)的發(fā)展，帶來較大的經濟效益。
二、內容
1、沖壓件的工藝性分析，并進行必要的計算
2、繪制模具總裝圖、繪制全部自制零件的工程圖
3、編制典型零件的加工工藝規(guī)程卡片
4、3張以上0號圖紙（全部CAD出圖）；
5、設計說明書一份（1.2萬字以上）
三、方法
按照以下步驟進行設計：
1.查閱相關資料；
2.確定研究技術路線與方案構思；
3.結構和運動學分析；
4.根據所給技術參數進行計算；
5.按所給規(guī)格、范圍、性能進行分析；
6.繪制工作裝配圖草圖；
7.繪制總圖及零件圖等；
8. 編制典型零件的加工工藝規(guī)程卡片；
9.總結問題進行分析和解決。
四、預期成果
從材料厚度為1.5mm的板材上得到符合要求的馬達支架零件，其設計的主要思路：沖孔-拉深-壓彎-切斷整形，在此過程中，要分別對模架結構、凹模結構、卸料板結構、導向機構等進行設計，并得到相關的二維CAD圖。根據加工流程，如果達到預期效果，所得的資料技術有利于工業(yè)生產，對工廠生產效率的提高具有促進作用。
進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等）
起止日期
主要工作內容
完成程度
2013.03.01～2013.03.09
收集資料
2013.03.10～2013.03.19
總體方案論證、選擇、整體結構的初步設計
2013.03.20～2013.03.29
根據所給技術參數進行了設計計算
2013.03.30～2013.04.01
中期考核
2013.04.02～2013.04.15
繪制總圖及零件圖等
2013.04.16～2013.05.06
整理完成設計計算說明書
2013.05.06～2013.05.13
預審
2012.05.14～2012.05.26
答辯與修改定稿
論證小組意見
組長簽名：
20 年 月 日
專業(yè)委員會意見
專業(yè)委員會主任簽名：
20 年 月 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。
2.此表可從教務處網站下載中心下載。
湖南農業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）
開題論證記錄
學 院： 工學院 記錄人：
學生姓名
熊晨
學 號
200940614224
年級專業(yè)及班級
2009級機械設計制造及其自動化專業(yè)（ 1 ）班
指導教師姓名
陳力航
指導教師職稱
講師
論文（設計）題目
馬達支架級進模具的設計
論證小組質疑：
學生回答簡要記錄：
論證小組
成員簽名
論證地點： 論證日期：20 年 月 日
注：此表可從教務處網站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫。
馬達支架級進模設計
學 生： 指導老師：
摘 要：沖壓是指板料經分離或成形而得到制件的方法。沖壓利用沖壓模具對板料進行加工。常溫下進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，是大批生產同形產品的工具，是工業(yè)生產的主要工藝設備。沖壓模具是模具工業(yè)的重要組成部分，模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)。近年來，與機械相關的各個行業(yè)都越來越重視模具的設計與應用，不僅是因為模具已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，同時還因為模具在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用，模具可保證沖壓產品的尺寸精度，使產品質量穩(wěn)定，而且加工中不破壞產品表面。
在這次畢業(yè)設計中，先介紹了馬達支架的結構，對其工藝特點進行分析，再根據其結構特點對模具進行設計。其中重點闡述了成形該零件的級進模的排樣設計、工位設計、模具總體結構設計、模具凸、凹模設計、固定板設計及抬頂料裝置、卸料板結構及各零部件材料、熱處理技術要求等。該模具雖然結構相對復雜，但加工質量好，生產效率高，適于工廠大批量生產。
設計過程中，不可避免的遇到一些困難，但是通過努力最終得以解決。這次設計是對模具設計的一次全面實踐，相信對未來自己從事的工作一定會有相當大的幫助。
關鍵詞：沖壓模具，馬達支架，級進模
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
四年的大學生活即將接近尾聲，進行為期兩個月的畢業(yè)設計，我們感受頗深。畢業(yè)設計是對大學四年所學的專業(yè)知識和基礎知識的一個系統(tǒng)性的總結與運用，同時也是一次培養(yǎng)我們分析問題和解決問題的很好的機會，而且畢業(yè)設計也是大學教學的最后一個環(huán)節(jié)，所以我特別珍惜這一次最后的學習機會，認真扎實的完成所分配給我的設計任務，使大學最后的幾個月在學習和進取中充實的度過。另外，畢業(yè)設計還可以培養(yǎng)獨立思考，開發(fā)思維和協(xié)調工作的能力，這對我參加工作后能否盡快地適應社會有很大的幫助。通過這一環(huán)節(jié)的訓練，提高了以下能力：
a、綜合運用所學知識和技能，獨立分析和解決設計問題的能力；
b、熟練運用基本技能，包括繪圖、計算機應用、翻譯、查閱文獻等等的能力；實驗研究的能力；撰寫科技論文和技術報告，正確運用國家標準和技術語言闡述理論和技術問題的能力：
c、收集加工各種信息的能力，獲取知識的能力；
d、創(chuàng)新意識和嚴肅認真的科學作風。
本次設計的課題是模具設計，具體是設計卡板的大批量生產用模具。由于卡板屬于小制件產品生產，利用一般機加工方法生產費時費力而且產品質量還不能很好的得到保障。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產中，模具已廣泛用于電動機與電器產品、電子與計算機產品，儀表、家電產品與辦公設備、汽車、軍械，通用機械等產品的生產中。
由于模具本身多為單件生產，型面復雜且精度要求高，加工難度大、生產周期長、制造費用高，不宜用于單件及批量小的制品零件生產。
而采用模具生產具有三高兩低的特點，即高效率、高精度、高材料利用率和低成本、低能耗，且產品的一致性好，有利于裝配和互換等，因而得到了廣泛的應用。由于模具是訂單式生產，當前新產品的結構越來越復雜，質量要求也越來越高，交貨期越來越短，這就對模具設計提出了更高的要求。
在現(xiàn)代化工業(yè)生產中，使用模具生產零件制品，是一項優(yōu)質、高效、低能耗、適應性很強的生產技術，同時也是技術含量高、附加值高、使用廣泛的新技術產品，是價值較高的社會財富。但利用模具生產制品，只適用于制品批量較大的生產。
對于上述所提到的各項問題，在設計時應綜合考慮。既要有效率，又要能保證質量，最終滿足經濟型要求。因此，在本次設計中，我將綜合考慮各項要求，爭取設計出合格的沖模用模具。
2 緒論
2.1 我國沖壓模具業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(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。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。
雖然中國模具工業(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)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。
2.2 我國沖壓模具制造技術發(fā)展趨勢
模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：
1.全面推廣CAD/CAM/CAE技術
模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，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。高速銑削加工技術的發(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.模具掃描及數字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，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控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數據采集、自動生成各種不同數控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數據，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也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。
5.提高模具標準化程度
我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。
6.優(yōu)質材料及先進表面處理技術
選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術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發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。
7.模具研磨拋光將自動化、智能化
模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。
8.模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
3 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結構類型
3.1 產品零件圖
圖1 產品零件圖
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，表面鍍鋅處理。
設計目的：通過對定轉子馬達支架的工藝分析，確定出具體的模具加工方法，設計出生產所需的模具，從而利用模具加工出所需零件。模具加工的優(yōu)點：
1. 模具的適應性強
2. 模具的生產效率高，節(jié)約原材料
3. 模具生產的零件制品互換性好
4. 操作簡單
5. 模具經濟效益好
此次設計的主要內容有：方案的構思，可行性設計，結構設計及對未知問題的探索和解決方案的初步設計，裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設計與繪制，最后包括畢業(yè)設計說明書的完成。
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品對沖壓工藝的適應性，亦即沖裁件的形狀結構、尺寸大小、尺寸公差與尺寸基準等是否符合沖裁加工的工藝要求。
在設計沖模前，對制品零件工藝性審核及分析有著十分重要的實際意義。這是因為，良好的沖裁工藝性，能使材料消耗少、工序數目少，使用的模具結構簡單而壽命長，并且容易加工制作及操作。
所以，在沖模設計前，一定要認真分析所要加工的制品結構形狀、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從以下幾方面進行審核:
1 沖裁件的形狀
沖裁件的形狀應力求簡單、對稱。要避免沖裁件上有過長的懸臂和窄槽，否則是模具結構復雜，會給制造與維修帶來困難。
本次設計中沖裁件的形狀左右對稱，具體結構也不復雜，符合沖裁件的形狀力求簡單的原則。
2 最小沖孔尺寸
本設計沖孔最小值為直徑為2mm,凸模采用強度較高的材料制作，滿足最小沖孔尺寸不是過小的要求（材料Q195的抗拉強度，由《新編實用沖壓模具設計手冊》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，要有適當的圓角，避免尖角以防造成應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，太高的尺寸精度會給模具設計與制造帶來困難。一般金屬沖裁件的內外形經濟精度為IT12-IT14級。
本設計中制件采用自由公差，即IT14級精度等級要求，屬于經濟性精度原則。
5 沖裁件斷面質量
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中數值，超過的話只能采用精密沖裁或普通沖裁后再進行整修成形。
本次設計中斷面粗糙度為滿足IT14級精度，因此滿足沖裁件斷面質量的工藝性要求。
3.2.2 工件工藝分析
1）材料：該沖裁件的材料Ｑ195是普通碳素結構鋼，具有較好的可沖壓性能。
2）零件結構：該工件外形結構較簡單，形狀規(guī)則，并在轉角處有圓角，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級選取， 利用普通沖裁方式可達到圖樣要求。
結論：適合沖裁。
3.3 工藝方案及模具結構類型
由于本次設計的是冷沖模，而冷沖模是冷沖壓生產中必不可少的工藝設備。它是在室溫下，把金屬或非金屬板料置入模具內，通過壓力機（沖床）傳給模具上模的壓力，對板料加工，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。
為了適應冷沖壓生產的需要，冷沖模的結構必須要滿足沖壓生產的要求，不僅能沖出合格的制品零件，而且能做到批量生產，操作使用方便，安全可靠；使用壽命長，成本低廉；并能容易制造與維修。
3.3.1 冷沖模類型與結構
1)類型
根據工藝性質分類：沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模等。
根據工序組合程度分類：單工序模、復合模、級進模
此外，還可按照模具導向形狀分類，按特種類型分類，還有簡易沖模。
2）結構組成
冷沖模結構分為：
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。
導向零件：主要用以保證工作零件凸、凹模之間具有準確位置。
工作零件：用以直接與板料接觸，并在壓力機壓力作用下，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于沖模的正確位置，以保證沖件的質量及精度。
壓料零件：主要用于壓住坯料或坯件以保證在沖壓時使材料能順利的進行變形，如壓邊圈主要用于拉伸模結構。
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，主要用于復合模、彎曲模、拉伸模、成形模中。
附加零件：主要用于傳動及改變工件運動方向，主要用于自動沖模及半自動沖模中。
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構零件，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滑塊5上，凹模2是通過模座固定在壓力機工作臺1上。凸模4與凹模2組成一隊上、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，將被沖的板料3放在凹模2上面，并進行適當的定位。當凸模4隨壓力機滑塊下降對板料施加壓力時，板料在凸、凹模作用下產生塑性變形進行剪切或者彎曲，，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、彎曲四個基本工序，可以采用以下四種方案：
１、 先落料，再沖孔-拉深-彎曲先落料，再沖孔拉深，最后彎曲，采用單工序模生產。
２、 落料-沖孔-拉深復合沖壓，再彎曲，采用復合模與單工序模相結合生產。
３、 沖孔－拉深-落料-彎曲連續(xù)沖壓
４、 復合沖壓，采用單工序模與復合模相結合生產。
方案１模具結構簡單，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，生產效率較低，難以滿足零件大批量生產的需求。由于零件結構簡單，為提高生產效率，這樣應采用復合沖裁或連續(xù)沖裁方式。如采用復合模，則其凸凹模壁厚不能太?。ㄍ庑闻c內形、內形與內形），以免影響強度；凸凹模刃磨有時不方便，尤其是在凸凹模即沖裁，又成形的情況時。所以，只有當制件精度要求高，生產批量大，表面要求平整時，才選用復合模具結構。?綜上所述可知，宜采用方案三，即采用固定擋料銷和導料板定位、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。
具體沖壓順序為：
1.沖定位孔。
2.沖支架M-3.5固定螺栓孔預沖孔
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 級進模設計計算
4.1 零件圖
圖4 零件圖
Figure 4 Part Drawing
4.2 工藝方案及模具結構類型
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。
4.3級進模的工作原理
級進模，指的是壓力機在一次沖壓行程中，采用帶狀沖壓原材料，在一副模具上用幾個不同的工位同時完成多道沖壓工序的冷沖壓沖模，模具每沖壓完成一次，料帶定距移動一次，至產品完成。多工位級進模是在普通級進模的基礎上發(fā)展起來的精密、高效和高壽命的先進模具。多工位級進模一般都與自動送料、自動出件、自動檢測和自動保護裝置配置在一起，以實現(xiàn)自動化生產，主要用于生產批量大、材料厚度較薄、形狀復雜以及精度要求較高的中小型沖件的生產。
4.4 多工位級進模的特點
1.沖壓生產效率高。多工位級進模能在不同工位連續(xù)完成復雜零件的沖裁、彎曲、拉深、翻邊、翻孔及其他成形和裝配等工序；大大減少了中間運轉和復雜定位等環(huán)節(jié)，顯著提高了生產率，尤其是高速壓力機的應用更是成倍提高了小型復雜零件的生產率。
2.操作安全、自動化程度高。多工位級進模一般都有自動送料和自動出件的裝置，且模具中設有安全監(jiān)測裝置，當沖壓加工發(fā)生誤送或其他意外時，壓力機能自動停機。一個操作工人能操作多臺機器，且操作工人的手不需要進入危險區(qū)。這些都充分體現(xiàn)了操作安全和自動化程度高的優(yōu)點。
3.沖件質量高。多工位級進模通常具有高精度的導向和定距系統(tǒng)，因此能夠保證沖壓零件的加工精度。
4.模具壽命長。多工位級進模在沖壓時可將復雜零件的內形和外形加以分解，并在不同的工位逐段沖切和成形，簡化凸凹模刃口或型面形狀。在工序集中的區(qū)域可增設空位工序，保證凹模的強度。工作零件的優(yōu)化，延長了模具的使用壽命。
5.設計制造難度大、沖壓生產的總成本較低。多工位級進模的設計和制造難度大、周期長且制造成本高，材料的利用率一般也比較低。但由于級進模的生產效率高，壓力機占用少，需要的操作工人數及車間面積少，并且省略了儲存盒運輸環(huán)節(jié)，因而其產品零件的綜合生產成本并不高，仍有較好的經濟效益，這也是多工位級進模得到廣泛應用的根本原因。
4.5 排樣設計
多工位級進模的排樣設計得合理與否，將直接影響到模具設計的成敗。多工位級進模的工位數很多，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，級進模還要便于制造、使用、維修和韌磨。因此，設計排樣圖時應考慮多個方案，并進行分析、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濟利用，還會影響到模具結構與壽命、生產率、工件公差等級、生產操作方便與安全等。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。本次設計中采用無廢料排樣。
4.5.1 排樣的設計
多工位級進模的排樣設計與工件的沖壓方向、變形次數以及相應的變形過程是密切相關的，此外，還要考慮模具制造的可能性與工藝性。因此，模具設計時應遵循下列原則:
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，提高經濟效益。雙排或多排排樣比單排排樣要節(jié)省材料，但模具的結構復雜、制造困難、操作也不方便，應綜合考慮后加以確定。?
2.合理確定工位數。在不影響凹模強度的原則下，工位數越少越好，這樣可以減少累計誤差，使沖出的零件精度高。但有時為了提高凹模的強度或便于安裝凸模，需在排樣圖上設置空工位。一般情況下，進距?。╯﹤8mm）時宜多設空位，進距大（s﹥16mm）時少設空位。?
& j. \+ L* f" }, U( e( a" y??y/ b三維網技術論壇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)，則應在成形后沖出。對于精度要求高的工件，應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三維網技術論壇4.保證條料送進進距的精度。一般應設置導正銷進行精定位，側刃則起粗定位的作用。當使用送料精度較高的送料裝置時，可不設側刃，只設導正銷即可。導正銷孔應在第一工位沖出，第二工位開始導正，以后則根據沖件精度的要求，每隔適當的工位即設置導正銷。導正銷孔可以是工件上的孔，也可以在條料上沖工藝孔。對于帶料級進拉深，也可借助拉深凸模進行導正，但更多的是沖工藝孔導正。
5.保證沖件形狀及尺寸的準確性。當沖件上的型孔位置度要求精度要求較高時，在不影響凹模強度的前提下，應盡量安排在同一工位或相鄰兩工位上沖出。
6.提高凹模強度及便于模具制造。沖壓形狀復雜的零件時，可用分段切除的方法，將復雜的內孔或外形分步沖出，以使凸、凹模的形狀簡單規(guī)則，便于模具制造并提高其壽命，但應注意控制工位數。此外，也要防止凹模的型孔距離太近而影響其強度。凹模型孔距離也不宜太遠，否則需增大模具的尺寸，這樣既浪費材料又顯得笨重，而且還會降低沖裁的精度。
3 G* R1 Y' N& J7 R! N8 w, c6 e& S級進模排樣的設計，需多參考一些類似產品設計成功的例子，通過對多套排樣方案進分風析、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，工件之間以及工件與條料側邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是用來補償條料定位誤差，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：
1、 材料的力學性能。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，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、有側壓裝置的模具，搭邊值要小一些。
而此次設計中，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，根據前面的工序安排，最后一道工序為切斷，且外形尺寸要求不高，所以，工件與工件間的搭邊值也不考慮。
4.5.3 送料步距的計算
模具每沖裁一次，條料在模具上前進的距離稱為送料步距。當每個進距內只沖裁一個零件時，送料步距等于條料上兩個零件對應點間的距離。
（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
計算得步距為：
4.5.4 條料寬度的計算
沖裁時，通常需按照要求將板料裁剪為適當寬度的條料，稱為下料。在設計沖裁模時，設計者應根據沖裁件的形狀尺寸、選用的搭邊值計算出條料寬度，以備供應、工藝、生產等部門備料。
條料寬度根據《新編實用沖壓模具設計手冊》表3-13的彎曲件的毛坯展開長度的計算公式計算，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:
生產一個工件所需的條料面積為：
所以，一個進距的材料利用率為：
4.7 計算沖裁力及彎曲力
沖裁力是指從板料上沖出所需輪廓尺寸的制品，其材料對凸模的最大抵抗力，也就是壓力機在此時的最小承受壓力。
4.7.1 沖裁力的計算
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——沖裁輪廓線總長度，mm；
——沖裁件厚度，；
——材料抗剪強度，；
——與斜刃高度差H有關的系數，當時，；
當時，。
此外，一般情況下，材料，為了方便計算，沖裁力也可以按下式估算：
（3）
式中：——材料的抗拉強度，。
材料Q195的抗拉強度由《沖壓模具設計和加工計算速查手冊》表2-86常用材料力學性能查得：
沖裁力計算：
1.沖定位孔孔
2.沖支架M-3.5固定螺栓孔預沖孔
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固定螺栓孔預沖孔
6.切除余料
7.折彎，由《新編實用沖壓模具設計手冊》表3-14彎曲力經驗公式U型約束彎曲的經驗公式 式中，——彎曲力，N；K——系數，取1~1.3；B——彎曲件的寬度，mm；t——料厚，mm；——材料的抗拉強度，；——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、頂件力的計算
沖裁件在沖裁過程完成后，材料會沿徑向產生彈性回復，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而梗塞在凹模內。從凸模上將工件（或廢料）卸下來的力稱為卸料力，從凹模內向沖裁反方向將工件（或廢料）頂出的力稱為頂件力，從凹模內順沖裁方向將工件（或廢料）推出的力稱為推薦力。在選擇沖裁設備及沖裁模設計時需要考慮這些力。
1.卸料力
沖裁時，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。
計算公式為：
式中：——卸料力系數
2.推件力
沖裁時，吧卡在凹模中的廢料或制件退出來所需的力，或從凹模腔內順著沖裁方向將零件或廢料推出所需的力稱為推件力，記為。
計算公式為： （4）
式中：——卡在凹模中的制品數量（n=h/t）
——推件力系數
3.頂件力
沖裁時從凹模中頂出零件或廢料所需的力，或從凹模腔內逆著沖裁方向將零件或廢料頂出所需的力稱為頂件力，記為。
計算公式為： （5）
式中：——頂件力系數
表3 卸料力、推件力和頂料力系數
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《冷沖壓模具設計與制造》式（2.15），總的沖壓力為：
（7）
式中 總的沖壓力；
──沖孔時的沖裁力；
──卸料力；
──推件力；
——彎曲力；
——彎曲壓料力。
所以，總沖壓力為：
4.8 壓力機公稱壓力的確定及壓力機的選用
所選用的壓力機公稱壓力應大于計算出來的總沖壓力355.676587kN；壓力機的最大裝模高度應大于或等于225mm(沖模閉合高度+5mm)；工作臺板尺寸應能滿足沖模的正確安裝。
對于沖裁力壓力機公稱壓力的確定：
（8）
式中：P——壓力機的公稱壓力，N；
——沖裁時的總沖壓力，N。
對于彎曲力壓力機公稱壓力的確定：
（9）
所以，選用壓力機的公稱壓力應為：
所以，據計算，查《新編實用沖壓模具設計手冊》表1-39開式雙柱可傾式壓力機（部分）主要技術規(guī)格可得選用型號為JB23-63的壓力機。
其主要技術參數為：
公稱壓力：630kN
滑塊行程：100mm
滑塊行程次數：40次/分鐘
最大封閉高度：400mm
閉合高度調節(jié)量：80mm
滑塊中心線至床身距離：310mm
立柱距離：420mm
工作臺尺寸（前后×左右）：570mm×860mm
工作臺孔尺寸：（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
工作臺板厚度：70mm
4.9 模壓力中心的確定
沖裁力合力的作用點稱為沖模的壓力中心。設計沖模時，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，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上正常、平衡地進行沖制工作。若無法使壓力中心與滑塊的中心線完全重合，則應在設計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，且偏心距離不應超過沖模的模柄尺寸。
簡單工件的壓力中心，與工件的重心重合，如圓孔、長圓孔、方孔和長方孔等。對稱形狀的沖裁件，其壓力中心位于輪廓線的幾何中心。
復雜形狀沖裁件的壓力中心
確定復雜形狀沖裁件的壓力中心，常根據力矩平衡原理用解析計算法確定。其計算步驟為：
1.按比例將沖裁件的沖裁輪廓畫出；
2.建立直角坐標系，其坐標原點雖可以任意選取，但坐標軸位置選擇適當可使計算簡便；
3.將沖裁件的沖裁輪廓分解為若干段，求出各段的長度、、、、…、；
4.確定各基本段的重心位置，即、、、…、和、、、…、；
5.計算沖裁壓力中心坐標、
（10）
（11）
計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
上下對稱，所以壓力中心位于中心線上，即，又由上式計算得。 5 連續(xù)模零、部件結構設計
5.1 凸、凹模結構設計
5.1.1 凸模
在多工位級進模中，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。凸模的大小和長短也各異，其中有很多的是細長凸模。又由于工位數多，凸模的安裝空間收一定的控制，所以多工位級進模凸模的固定方法也有很多。選用固定方法的原則是：在同一副級進模中應力求固定方法一致，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整。
為了保證凸模能夠正常工作，設計任何結構形式的凸模都必須滿足如下三個原則：
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，嚴重時造成啃模。
b.防止拔出 回程時，卸料力對凸模產生拉深作用。凸模的結構應能防止凸模從固定板中拔出。
c. 防止轉動
1.凸模的結構形式
經綜合考慮，選用無固定臺階式凸模，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拆裝方便。因考慮到沖三個方孔的凸模之間的間距小，故采用臺階式固定，如下圖所示：
圖8 臺階式固定
Figure 8 Terraced Fixed
3.凸模高度的確定
凸模長度L應根據模具的結構確定，據《冷沖壓模具設計與制造》式（2.25），凸模長度的計算公式為：
=+++ （12）
式中 ──固定板厚度，mm；
──卸料板厚度，mm；
──倒料板厚度，mm；
──附加長度，主要考慮凸模進入凹模的深度（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.凸模強度和剛度校核
凸模工作時受到交變載荷作用，沖裁時受到軸向壓縮作用，卸料時受到軸向拉伸作用。由于沖裁時凸模刃口端面承受的軸向壓力遠大于卸料時受到的拉力，當用小凸模沖裁較厚或較硬的材料時，有可能因受到的壓力超過模具材料的許應壓力而損壞。如果凸模結構的長徑比，又會因受壓失穩(wěn)而折斷。因此在設計或選用長凸模時必須對其抗壓強度和抗彎剛度進行校核，而用于一般落料或沖孔的凸模無需進行校核。
凸模端面尺寸較小時，必須進行承壓能力和抗縱向彎曲能力兩方面的校驗。此設計中圓形沖孔凸模斷面面積最小，故只對其進行校核。
（1） 凸?？箟簭姸刃：耍?
（13）
對圓形凸模，，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；
——毛料的抗剪強度，MPa；
——凸模材料的許用壓應力，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?？箟簭姸茸銐?。
（2）凸?？箟菏Х€(wěn)校核
對于有導向裝置的圓凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最大長度為：
（15）
式中：——臨界載荷作用下，壓桿（凸模伸出固定板）的“許用長度”，mm；
E——彈性模數，MPa，對模具鋼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，通常取K=2-3；
——與支承情況有關的長度系數。
代入數值驗算得凸模失穩(wěn)曲應力足夠。
5.1.2 凹模
1.凹模型孔的結構類型
據《冷沖壓模具設計與制造》，選取直壁式刃口凹模，刃口強度高，制造方便，刃磨后型孔尺寸基本不變，對沖裁間隙無明顯影響，適合于沖裁形狀復雜、精度要求高，以及厚度較大的零件。但是由于在型孔內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，由于應力集中，有可能在腳部產生脹裂，因此對凹模和凸模的強度都帶來不利的影響。同時，由于摩擦力增大，對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《冷沖壓模具設計與制造》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決定的凹模厚度關系，查《冷沖壓模具設計與制造》表2.20，取K=0.28，則：
H=Kb=0.28×96=26.88mm 取30mm
C≥2H=60mm，因為凹模刃口線具有復雜形狀
5.1.3 凸、凹模工作尺寸計算
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。當凸、凹模分開加工時，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單規(guī)則形狀的沖件。凸、凹模配作加工的特點是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，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雜形狀的沖模加工。所以本次設計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計中一個非常重要的工藝參數。
（1）間隙對沖裁過程有影響
間隙對沖裁件的影響主要體現(xiàn)在三個方面，
1.對沖裁件性質的影響
2. 對沖裁力的影響
3 對模具壽命的影響
因此，模具設計中需要綜合考慮，選擇合理的沖裁間隙。針對本次蓋板的設計，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
實踐證明，只要間隙在一個適當的范圍內，就會得到合格的沖裁件，這個間隙稱為合理間隙。合理間隙的值主要取決于材料厚度、材料的力學性能有關。
凸、凹模在工作時逐漸磨損，間隙將越來越大，因此，在設計與制造新模具時，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.間隙選用的依據與原則
在設計時，選用沖裁間隙的主要依據是在保證沖裁件斷面質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，應針對沖件的技術要求、使用特點和生產條件等因素來確定。但由于各種沖壓件厚度不同，其斷面質量和尺寸要求及生產條件的差異，在生產實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）用計算法確定間隙
由公式 （18)
式中： ——雙面間隙
——因數
——材料厚度
2）用圖線法確定間隙
3）用查表法確定間隙
4）根據沖裁件斷面質量選擇沖裁間隙
對于本次設計來說，選用第三種方法即查表來確定間隙。
采用經驗確定法查《新編實用沖壓模具設計手冊》表2-21沖裁模初始雙面間隙Z得：間隙值為0.132-0.240mm。
2.沖裁模刃口尺寸計算
沖孔時以凸模為基準，配作凹模。查《新編實用沖壓模具設計手冊》表2-27以沖裁凸模為基準的刃口尺寸計算得：
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；
Δ——沖件孔的公差。
沖孔凹模尺寸按實際刃口尺寸配作，保證間隙值0.132-0.240mm之間。
磨損系數x的取值如下表：
表4 磨損系數
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.沖導正銷孔（直徑6mm）。
由于導正銷孔為工藝孔，無精度要求。所以按IT14級公差計算，公差值查《冷沖壓模具設計與制造》表7.14標準公差數值得：
2.沖支架M-3.5固定螺栓孔預沖孔（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、