3398 手柄沖孔、落料級進模設計,手柄,沖孔,落料級進模,設計
河南機電高等?？茖W校畢 業(yè) 設 計 論 文論文題目：落料沖孔級進模系 部 材料工程系 專 業(yè) 模具設計與制造 班 級 模具 032 班 學生姓名 董志勇 學 號 0312205 指導教師 原紅玲 2006 年 05 月 13 日河南機電高等專科學校學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表學生姓名 董志勇 學 號 0312205 指導教師 原紅玲課題名稱 落料沖孔級進模難易程度 偏難 適中 √ 偏易選題情況工作量 較大 合理 √ 較小任務書 有 √ 無開題報告 有 √ 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差學習態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差工作進度 快 按計劃進行 √ 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 √ 中 差中期成績評定：良所在專業(yè)意見：圖紙結構合理，設計條理清晰，按 規(guī)定的時間進度進行負責人： 年 月 日 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計（論文）任務書系 部： 材料工程系 專 業(yè)： 模具設計與制造 學 生 姓 名 : 董志勇 學 號: 0312205 設計(論文) 題目： 落料沖孔級進模 起 迄 日 期: 2006 年 4 月 10 日~ 5 月 13 日 指 導 教 師: 原紅玲 發(fā)任務書日期: 2006 年 3 月 20 日畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書1．本畢業(yè)設計（論文）課題來源及應達到的目的：工件名稱：手柄 生產(chǎn)批量：大批量 材料：10 號鋼 厚度：2.2mm2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：1. 工藝分析2. 工藝方案的確定3. 模具設計（沖裁力的計算，壓力中心的確定，刃口尺寸計算）4. 模具總體結構設計5. 模具裝配6. 總結所在專業(yè)審查意見：負責人： 年 月 日系部意見：系領導： 年 月 日河南機電高等專科學校畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 評 語學生姓名： 董 志 勇 班級: 模具 032 學號： 0312205 題 目： 落 料 沖 孔 級 進 模 綜合成績： 指導者評語：該畢業(yè)生能在規(guī)定的時間內(nèi)完成畢業(yè)答辯內(nèi)容，設計具有很好的創(chuàng)意將難的問題變得很簡單，論文寫作 規(guī)范;但是由于在設計的 邏輯性方面有一定的問題，建議該生的成績評定為“ 良 ”.可以提交答辯！指導者(簽字) ： 年 月 日畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 評 語評閱者評語：論文選題具有一定的價值與意義，有很強的創(chuàng)新性；圖紙和說明書工作量較大； 寫作規(guī)范；但是在一些問題上還值得商榷； 建議成績評定為“良” ；可以提交答辯。評閱者( 簽字)： 年 月 日答辯委員會（小組）評語：知識面掌握廣泛、 邏輯思維能力強、 口頭表達能力良好、回答問題情況良好，但是還存在一定的問題.答辯委員會（小組）負責人( 簽字)： 年 月 日機械加工工藝過程卡產(chǎn)品型號 零（部）件圖 號 02機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品名稱 落料沖孔級進模零（部）件名稱凸模 共（2 ）頁第（1 ）頁材料牌號 Cr12 毛坯種類棒料 毛坯外型尺寸135?mm ×320每個毛坯可制件數(shù)4每臺件數(shù)1備注工時工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容車間 工段 設備工 藝 裝 備 準終 單件1 下料 剪切長 80mm 的棒料 金工車間1 鋸床 鋸床專用夾具 20 52 鍛造 反復多次鐓粗拔長 鍛造車間1 自由鍛120 303 熱處理去應力退火 鍛造車間5 加熱爐圓口鉗 90 904 車削 車外圓和端面 金工車間2 車床 車床專用夾具 60 605 熱處理高溫淬火、回火 鍛造車間5 電熱爐圓口鉗 120 1206 線切割切削凹?？?金工車間6 線切割機床線切割專用夾具 120 1207 精磨 磨削外圓 金工車間5 磨床 磨床專用夾具 30 308 修整 鉗工修整外部輪廓 金工車間8 30 30設計日期審核日期標準化日期會簽日期標記記數(shù) 更改文 件號 簽字 日期 標記 處數(shù)更該文件號2006.5模具典型零件機械加工工序卡產(chǎn)品型號 零(部)件圖號 02機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱落料沖孔級進模零(部)件名稱凸模共( 2 )頁第(2 )頁車間 工序號 工序名稱 材料牌號金工車間 6 線切割 Cr12毛坯種類 毛坯外形 尺寸 每個毛坯可 制件數(shù) 每臺件數(shù)棒料 135?4 1設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù)線切割機床 DK7710 1夾具編號 夾具名稱 切削液皂化液工序工時工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件120 120工步工時工步號工步內(nèi)容 工藝裝 備主軸轉(zhuǎn)速r·minˉ1切削速度m·minˉ1進給量mm·rˉ1切削深度mm 進給次數(shù) 機動 輔助1 穿絲孔的加工鉆床 600 1.5 70 3 5 22 工件的找正5 53 確定電極絲中心坐標5 54 加工 1 30 15設 計(日期)審 核(日期)標準化(日期)會 簽(日期)標記處數(shù)更改文件號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期2006.5 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名：董志勇 學 號： 0312205 專 業(yè)： 模具設計與制造 設計(論文) 題目： 落料沖孔級進模 指導教師： 原紅玲 2006 年 4 月 9 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500 字左右（本科生 200 字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))：文 獻 綜 述在進行畢業(yè)設計之前，必須做好一切準備工作，而收集有關設計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設計工作開始時，只有對課題研究的內(nèi)容有了，充分地了解，才會有設計目的和方向；所以收集、查閱有關文獻資料是必要的。在設計之前首先應該對國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解，以便在設計過程中能夠正確、合理地設計出一套模具。下面就先分析一下國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀。1.隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點，沖壓模具也正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應市場的變化，隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正在由手工設計、依靠工人的經(jīng)驗和常規(guī)的機械加工技術向計算機輔助設計（CAD） 、數(shù)控加工中心進行切削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花等為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）技術方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢如下詳述：1）.CAD/CAM 技術的應用： CAD/CAM 是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種，是模具設計與制造行業(yè)的有效輔助工具；通過它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結構、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應用與模具的設計與制造加工的過程中，并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。2）.模具標準件：模具的標準化對縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國的模具標準化程度達到 30%以下，而國外先進國家達到 70%—80%左右。這樣，不僅有利于國內(nèi)的模具制造的發(fā)展，也有利于模具的國際化發(fā)展。3）.模具的制造精度：國外的制造水平能夠是制造公差達到 0.003—0.005 mm，表面的粗糙度達到 Ra 0.0002 mm 以下（花 10 以上） ；我國的制造水平可以是制造公差達到 0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達到 Ra0.00160.0008 mm（花 7—8） 。由此可見，如今模具技術的發(fā)展水平還是很高的，但也可以看出我國在這方面的技術與國外先進國家還有很大的差距。4）.模具的使用壽命：國外的沖壓模具的使用壽命， （合金鋼制模）500—1000 萬次，（硬質(zhì)合金制模）2 億次；我國的沖壓模具的使用壽命分別為：100—400 萬次，6000—1 億次。模具的使用壽命的加長就意味著模具的制造成本降低，從而提高了生產(chǎn)效益。5）.模具的加工制造設備：國外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心，線切割，電火花，化學腐蝕等先進的設備，大大地提高了模具的制造周期。2.我國的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀：進入 21 世紀，隨著科學技術的發(fā)展，我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高，特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如：在模具設計與制造上，不但自己可以制造一些大型，精密，復雜，高效，長壽命的模具，并且能夠出口到國外，打開國外的市場。但是，目前我國的沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝，模具標準化，模具設計，模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國的模具在壽命，效率，加工精度，生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。因此這就需要我們努力去研究，推動我國模具業(yè)的發(fā)展。 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告２．本課題的研究思路（包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段（途徑）及進度安排等）：1. 先通過收集和查閱各種文獻資料和與同學老師的交流、指導，對目前國內(nèi)外的模具（沖壓模具）的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢進行深入的了解，預計用時間三天；2. 拿到工件的結構簡圖，對工件進行結構形狀、尺寸精度、加工工藝性等方面作出詳細地分析，并查閱相關資料看是否符合常規(guī)零件結構設計，預計用時兩天；3. 經(jīng)過對工件的結構工藝性分析，擬訂可行的沖壓工藝方案，并經(jīng)過分析，研究、比較，選擇一種最為合理的沖壓工藝作為生產(chǎn)應用，估計用時間兩天；4. 進行主要的設計計算，利用各種經(jīng)驗公式或者經(jīng)驗數(shù)據(jù)對沖壓力（沖裁力、卸料力、總沖壓工藝力） ，壓力中心的位置，工作零部件的刃口尺寸的設計計算以及彈性卸料元件橡膠的設計，預計需用時間四天；5. 根據(jù)工件的結構，材料，生產(chǎn)批量來進行模具的總體設計，包括模具的類型，定位方式，卸料方式，導向方式等方面的設計；在設計中，應該綜合考慮模具的安裝，維修，生產(chǎn)效率等，預計用時間兩天；6. 對模具的主要零部件進行設計，主要有凸模、凹模、定位板、卸料板、模架和導柱導套等零件，根據(jù)工作需要的強度來設計尺寸，包括各零件的圖紙，預計需用時間五天；7. 模具的總裝圖和工作原理（有裝配簡圖）需要用時間兩天；8. 模具主要零部件的加工工藝過程（凸模、凹模、定位板、卸料板）分析與設計，預計用時間兩天；9. 模具的裝配與調(diào)試，預計用時兩天。參考文獻1、盧吉連著 我國模具應用技術現(xiàn)狀與發(fā)展 模具技術 20002、胡石玉 龔光容著 模具制造技術 東南大學出版社 19973、黃毅宏著 模具知道工藝 機械工業(yè)出版社 20004、李發(fā)致著 模具先進制造技術 機械工業(yè)出版社 20035、陳良杰著 國外模具技術發(fā)展動態(tài) 模具工業(yè) 20056、高佩福著 實用模具制造技術 中國輕工業(yè)出版社 20007、萬戰(zhàn)勝著 沖壓工藝及模具設計 中國鐵道出版社 19958、王樹勛著 模具實用技術設計綜合手冊 華南理工大學出版社 19959、馮曉曾 王家瑛 何世禹著 模具壽命指南 機械工業(yè)出版社 199410、周永泰著 改革開放以來我國模具工業(yè)發(fā)展主要成就 模具工業(yè) 2005 畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告指導教師意見：1．對“文獻綜述”的評語：2．對本課題的研究思路、深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測：指導教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見：負責人： 年 月 日畢業(yè)設計（論文）成績畢業(yè)設計成績指導老師認定成績小組答辯成績答辯成績指導老師簽字答辯委員會簽字答辯委員會主任簽字第 1 頁 共 30 頁手柄沖孔、落料級進模設計1 概述冷沖壓是塑性加工的基本方法之一，它是利用安裝在壓力機上的模具，在室溫下對板料施加壓力使其變形和分離，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，所以也稱板料沖壓。在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模） 。冷沖模在實現(xiàn)冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒有先進的模具技術，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓加工在汽車、拖拉機、電機、電器、儀表和日用品的生產(chǎn)中，已占據(jù)十分重要的地位。1.1 冷沖壓的特點及應用1.1.1 冷沖壓的特點(1) 能沖壓出其他加工工藝難以加工或無法加工的形狀復雜的制件。如汽車覆蓋件等。(2) 沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓加工是靠模具成型，模具制造精度高、使用壽命長，故沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定，制件互換性好。尺寸精度一般可達到IT10～14 級，最高可達到 IT16 級，有的制件不需再機械加工，便可滿足裝配和使用要求。(3) 沖壓件具有重量輕、強度高、剛性好和表面粗糙度小等特點。(4) 生產(chǎn)效率高，如汽車覆蓋件這樣的大型件的生產(chǎn)效率，可達每分鐘數(shù)件。(5) 材料利用率高，一般為 70%～85%，因此沖壓加工能實現(xiàn)少廢料，甚至無廢料生產(chǎn)。(6) 操作簡單，便于組織加工生產(chǎn)。(7) 易于機械化與自動化生產(chǎn)。(8) 冷沖壓的缺點就是模具制造周期長、制造成本高，故不適合單件小批量生產(chǎn)。另外，冷沖壓生產(chǎn)多采用機械壓力機，由于滑塊往復運動快，手工操作時，勞動強度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產(chǎn)、安全管理以及采取必要的安全技術措施。第 2 頁 共 30 頁1.1.2 冷沖壓的應用沖壓加工的應用范圍十分廣泛，不僅可以加工金屬板料，而且也可以加工非金屬材料，在汽車、拖拉機、電機、電器、儀表、玩具以及日常生活用品的生產(chǎn)方面，都占有十分重要的地位。另外，在國防工業(yè)生產(chǎn)中，如飛機、導彈、各種槍彈與炮彈的生產(chǎn)，沖壓加工也占有很大的比例。隨著汽車和家用電器等行業(yè)的飛速發(fā)展，在工業(yè)發(fā)達國家，對發(fā)展冷沖壓生產(chǎn)給予了高度重視。據(jù)近年來的統(tǒng)計表明，美、日等國的模具工業(yè)年產(chǎn)值已超過機床工業(yè)年產(chǎn)值的 6%～12%。冷沖壓模具歷史悠久、用途廣、技術成熟，在各種模具中所占比例最大。汽車、摩托車、家電行業(yè)是模具最大的市場，占整個模具市場的 60%以上。因此沖壓工藝在我國現(xiàn)代化建設中有著非常廣闊的發(fā)展前景。1.2 冷沖壓的基本工序和沖壓工藝要求1.2.1 基本工序冷沖壓基本工序按板料的變形特點，可分為分離工序和變形工序兩大類。金屬板料在沖壓力的作用下，其應力超過強度極限而沿一定的輪廓線斷裂，稱為分離工序。分離工序又可分為落料、沖孔和剪切等。金屬板料在沖壓力的作用下，其應力超過屈服極限（但低于強度極限）而產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀和尺寸要求的制件，稱為變形工序。變形工序又可分為彎曲、拉深、翻邊、脹形和旋壓等。1.2.2 沖壓工藝要求沖壓過程中，沖模是對金屬板料進行沖壓加工以獲得合格產(chǎn)品的工具，沖模的凸模與凹模直接接觸被加工材料并相對運動使其產(chǎn)生塑性變形來得到預期的零件。因此要求沖模：（1） 應具有足夠的強度、剛度和相應的形狀和尺寸精度；（2） 主要零件應有足夠的耐磨性及使用壽命；（3） 結構應確保操作安全，便于使用和維修；（4） 應有使材料順利送進、工件方便取出、定位可靠的裝置，以保證生產(chǎn)的工件質(zhì)量穩(wěn)定；（5） 要有導向裝置以使沖模上下運動準確；第 3 頁 共 30 頁（6） 零件的加工和裝配應盡可能簡單，盡量采用標準件、普通件，以縮短模具的制造周期，降低成本；（7） 結構應與沖壓設備的主要技術參數(shù)相適應，以便牢固的安裝在沖壓設備上；（8） 應具有與沖壓設備連接的部位和搬運吊裝部位，以適應安裝和管理的需要。1.3 沖壓工藝新技術的發(fā)展隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，冷沖壓技術及模具不斷革新和發(fā)展，沖壓工藝新技術發(fā)展主要反映在以下 5 個方面。（1） 模具的計算機輔助設計和輔助制造技術（模具 CAD/CAM） 采用該技術，模具設計和制造的效率一般可提高 2～3 倍，模具生產(chǎn)周期可縮短 1/2～2/3。目前已達到 CAD/CAM 一體化，模具圖紙只是作為檢驗模具之用。（2） 工藝分析中的板料成型模擬仿真技術（沖壓 CAE） 對于普通沖壓工藝的制定，可根據(jù)有關資料進行工藝設計、計算；而對于復雜的曲面成型，例如汽車覆蓋件的成形，傳統(tǒng)的方法是憑設計者的經(jīng)驗，進行對比分析，初步確定工藝方案和有關參數(shù)，然后設計實驗模具并進行試沖。因此，周期長、投資大、風險大。近幾年來，國內(nèi)外已采用彈塑性有限元法，開發(fā)出板料成型過程的模擬軟件，供設計人員對工藝參數(shù)進行修改和選擇，以預測某一工藝方案對零件成型的可行性和可能發(fā)生的質(zhì)量問題。這一虛擬成型技術，即沖壓 CAE，不僅可以節(jié)省昂貴的模具實驗費用，也可以大大縮短試制周期和提高成型件的質(zhì)量。（3） 快速模具制造技術的發(fā)展 將快速成型技術與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結工藝相結合而發(fā)展起來的快速模具制造技術，以及低熔點合金模具、樹脂模具都可用于冷沖壓成型。其模具的制造周期僅為常規(guī)模具切削制造的 1/5～1/3，而成本僅為后者的 1/4～1/2，在精度和壽命方面又能滿足生產(chǎn)上的使用要求，非常適合于新產(chǎn)品的開發(fā)、工藝驗證或中、小批量生產(chǎn)的需要。（4） 采用沖壓新工藝 精密沖裁、液壓成型、沖壓-焊接復合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應用范圍進一步擴大，沖壓制件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進一步降低。（5） 冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化 為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設備已由單工位的低速壓力機發(fā)展到多工位的高速壓力機；在高速壓力機上采用多工位的級進模進行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達到高度自動化。冷沖壓工藝與模具是一門實用性很強的課程，在學習這門課之前，除了應掌握機械設計、金屬學、金屬塑性加工力學等基礎理論課程外，還應對沖壓生產(chǎn)實第 4 頁 共 30 頁踐有所了解，具有初步的感性認識，這樣才能在學習中理論聯(lián)系實際，了解模具的類型 、結構，掌握模具的設計要點和設計方法等。2.落料沖孔級進模設計工件名稱：手柄生產(chǎn)批量：大批量材料：10 號鋼厚度：2.2mm工件簡圖：圖 12.1 工藝分析、排樣設計2.1.1 手柄沖壓的工藝性分析圖示零件材料為 10 號鋼板，能夠進行一般的沖壓加工，市場上也容易得到這種材料，價格適中。手柄外形落料的工藝性：手柄屬于中等尺寸零件，料厚 2.2mm，外形復雜程度一般，尺寸精度要求一般，因此可采用落料工藝獲得。手柄沖孔的工藝性：大小為 φ5mm 和 φ8mm 的孔，尺寸精度要求一般，可采用沖孔。第 5 頁 共 30 頁此工件只有外形落料和沖孔兩個工序。圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求，模具精度取 IT9 級即可。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)。2.1.2 排樣設計（1）確定零件的排樣方案設計模具時，條料的排樣很重要。手柄零件具有一頭大一頭小的特點，單向排列時材料的利用率低，采用對排（圖 2 所示）的排樣方案可以提高材料的利用率，減少廢料。為了避免制作兩套凸模和凹模零件，降低模具的制造成本，采用調(diào)頭沖的送料方式，即隔位沖壓，條料完成一個方向的沖壓后，將條料水平方向旋轉(zhuǎn) 1800，再沖第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。（2）條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算查表取得搭邊值為 2.5mm 和 3.5mm。送料步距如圖 2 所示B=32+16+2.5+2.5=53 mm條料寬度的計算：擬采用無側壓裝置的送料方式，由 b-Δ =〔D+2a +c1〕 - ΔD—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸a—側搭邊值c1—導料板與最寬條料之間的間隙代入數(shù)據(jù)計算，取得條料寬度為 135mm。導尺間距離的計算：由 s=D+2(a+c1),代入數(shù)據(jù)計算得導尺間距離為 136 mm。材料利用率的計算：根據(jù)一般的市場供應情況，原材料選用 1000 mm×2000 mm×2.2 mm 的冷軋薄鋼板。每塊可剪 2000mm ×135 mm 規(guī)格條料 7 條，材料剪切利用率達 94.5%。由一個步距的材料利用率通用計算公式： = ?%10?BsnA式中 A—一個沖裁件的面積，A 2653.66mm2;?n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量；B—條料寬度，mm; s—步距， mm第 6 頁 共 30 頁得 = =74.2%?%10356.2?2.2 工藝方案的確定及工藝計算手柄零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單的單工序模分三次加工，即落料——沖孔——沖孔。方案二：沖孔落料復合模。方案三：沖孔落料級進模。圖 2方案一：模具結構簡單，成本低，但工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為中批量生產(chǎn)，需三套設備成本高，生產(chǎn)率低。方案二：生產(chǎn)率較方案一和三都高，加工精度高，但模具結構復雜，制作難度較大成本高，還有模具對壓力機噸位要求較方案一和三都高。方案三：生產(chǎn)率較方案二低，精度略低于方案二，但是模具結構不太復雜成本較低，壓力機噸位要求低，故節(jié)省能源，由于此為大批量生產(chǎn)，精度要求不高，相比較而言方案三更具有可行性，更具有優(yōu)越性。第 7 頁 共 30 頁手柄零件大端 φ5mm 的孔與 R16mm 的外圓及 φ8mm 的孔之間的距離為3.5mm，大于此零件要求的最小壁厚（3.2mm） （1） ，可以采用沖孔、落料復合?；驔_孔、落料級進模。復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會影響沖壓速度，因此選用級進模更為合理。2.3 模具結構形式的選擇與確定（1）正倒裝結構：根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，為方便小孔廢料和成形工件的落下，采用正裝結構，即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。（2）送料方式：采用手工送料方式。（3）定位裝置：本工件在級進模中尺寸是較大的，又是大批量生產(chǎn)，順沖時第一個工位采用始用擋料銷定位，第二個工位采用固定擋料銷定位。調(diào)頭沖時第一個工位設置一個始用擋料銷定位（和順沖時的始用擋料銷定位不在同一個位置） ，第二工位靠固定擋料銷定位。送料時廢料孔與固定擋料銷作為粗定距，在大凸模上安裝一個導正銷，利用條料上 φ5mm 和 φ8mm 的孔做導正銷孔進行導正，依此作為條料送進的精確定距。（4）導向方式：為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式，為了提高開敞性和導向均勻性，采用對角導柱模架。（5）卸料方式：本模具采用正裝結構，沖孔廢料和工件留在凹?？锥粗?，為了簡化模具結構，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 2.2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。2.4 沖壓力與壓力中心的計算2.4.1 沖裁工序總力的計算由工件結構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。沖四個 φ5mm 孔的力 P1、沖 φ8mm 孔的力 P2，落外型料的力 P3，向下推出φ5mm 沖孔廢料的力 P4，向下推出 φ8mm 孔廢料的力 P5，向下推出工件的力P6。由于彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機提供的，故用計算在內(nèi)，沖裁φ5mm，φ8mm 及工件外形后卸條料的力分別為 P7、P 8、P 9?？紤]到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響，實際計算沖裁力時按下面公式：第 8 頁 共 30 頁P=KLtτ式中 P—沖裁力（kN）L—沖裁件剪切周邊長度（mm）t—沖裁件材料厚度（mm）τ—被沖材料的抗剪強度 (MPa)K—系數(shù)，一般取 1.3。上式中抗剪強度 τ 與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關，可在手冊中查詢。為方便計算，可取材料的 τ=0.8σ b,故沖裁力表達式又可表示為：P=1.3Ltτ≈Ltσ b式中 σ b—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊 [1]表 8—7 得 10 鋼的 σ b=335MPaP1=4×5π×2.2×335=46.29kNP2=8π×2.2×335=18.52kN由于 L 3= 3601958arcsin2895216958arcsin602 ???? ??????=268.7mm則：P 3=268.7×2.2×335=198.1kN推件力 Pt=nKtPKt—推件力系數(shù), Kt=0.055n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中 n=h/th—凹模刃部直壁洞口高度（mm） ，t—料厚( mm)查手冊 [2]表 2—40 可得和 h=6mm, 故 n=3 如圖 3 所示：圖 3P4= =7.64kN29.4605.?第 9 頁 共 30 頁P5= =3.06kN52.180.3?P6=3×0.055×198.1=32.69kN卸料力 根據(jù)經(jīng)驗公式得P =0.03P 卸P7 =0.03×46.29=1.39 kNP8 =0.03×18.52=0.56 kNP9 =0.03×198.1=5.95 kN工序總力P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9 =46.29+18.52+198.1+7.64+3.06+32.69+1.39+0.56+5.95=314.2KN2.4.2 彈性橡膠板的計算本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個部分組成：凸模修模量 5mm；凸模凹進卸料板 1mm；公件厚度 2.2mm；凸模沖裁后進入凹模 2mm；以上四項長度之和就是橡膠板的工作行程 S 工作 ；即S 工作 =（5+1+2.2+2）mm=9.2mm取壓縮量為自由高度的 0.3 則橡膠的自由高度為:H 自由 = = =30.7mm3.0工 作 29由上面計算可知：P 卸 = P7+ P8+ P9=1.39+0.56+5.95=7.9KN預壓縮量取 15%，由圖 1-17 可查出 P=0.5MPa，此時橡膠板應具有足夠的卸料力，其卸料力的大小用式 1-2 計算橡膠板所需的面積。則A= = =15800 =158PF5.01973?2m2c結合模具的實際結構，將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度 H 自由 與直徑 D之比需要滿下式：0.5 5.1DH?自 由橡膠板的自由高度為 30.7mm，厚度不可低于要求的尺寸，超出這個厚度時應考慮到每加厚 1mm，就將增加相應的工作載荷約。橡膠板的總面積為 158 ,2cm分為 4 塊，每個用螺釘安裝在一塊，每個卸料螺釘安裝一塊，中間鉆孔 13mm。?四塊橡膠板的厚度無比一致，不然會造成受力不均勻，運動產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作，卸料板采用 45 鋼制造，淬火硬度為 40---45HRC。第 10 頁 共 30 頁2.4.3 初選壓力機開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為 J23-40 和 J23-35型號公稱壓力/kN滑塊行程/mm最大封閉高度 /mm工作臺尺寸/mm滑塊底面尺寸 /mm可傾斜角/·封閉高度調(diào)節(jié)量/mmJ23-40 400 100 330 700×460 —— 30 80J23-35 350 80 280 380×610 190×210 20 602.4.4 壓力中心的計算 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，應使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損，還會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，首先計算大凸模的壓力中心第 11 頁 共 30 頁圖 4a計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（見圖 4a）②、在任意距離處作 x-x 軸 y-y 軸③、 分別計算出各線段和圓弧的重心到 x-x 軸的距離 y1, y2, y3, y4 和到 y-y 軸的距離 x1, x2, x3, x4, ④、大凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定：到 y-y 軸的距離x0= 4321llxl?= =61.4mm94.5267..97. 64.1256.73???到 x-x 軸的距離y0= 4321llyyl?= =0mm??94.5267..97. 016.3?????⑤、由于其余三個凸模為規(guī)則的凸模 ，則總的壓力中心為第 12 頁 共 30 頁圖 4（b）到 y-y 軸的距離x0= 654321lll xxl ??= 07.152.07.1 04.61.9.97.58 ????=89.8mm到 x-x 軸的距離y0= 654321lll yyyl ??= 05.27.1.07.5 05.26)3()4()()6(7.)53(7.1 ?????????=-15.8mm2.5 模具主要工作零件的設計與標準化（尺寸、位置、標準與示意圖）（１）工作零部件的計算第 13 頁 共 30 頁由于制件結構簡單，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。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。 沖孔時，間隙取在凹模上，則：凸模尺寸dap=（d+x△） -δp 0 凹模尺寸dd=(d+x△+Z min)0+δ式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸，mmdp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸，mmx——磨損系數(shù)，查表 2-30[1]得：IT14 級時 x=0.5。Zmin——雙面間隙，mm△——工件公差，mmδ——凸模和凹模的制造公差，mm① 沖裁 φ5mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計算凸模尺寸 由表 2-10[1]查得△=0.3dap=（d+x△） -δp 0 =(5+0.5×0.30)0-0.02 =5.150-0.02凹模尺寸由表 2-23[1]得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(5+0.5×0.30+0.26)0+0.02 =5.410+0.02② 沖裁 φ8mm 孔凸模、凹模刃口尺寸的計算凸模尺寸由表 2-10 得△=0.36dap=（d+x△） -δp 0 =(8+0.5×0.36) 0-0.02 =8.18 0-0.02凹模尺寸查表 2-23 得 Zmin=0.26dd=(d+x△+Z min)0+δ =(8+0.5×0.36+0.26) 0+0.02=8.440+0.02③ 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算因此落料件為復雜的制件，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，放寬對模具的加工設備的精度要求。采用配作法，計算凹模的刃口尺寸，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尺寸在磨損過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算公式計算。a、凹模磨損后會增大的尺寸------- 第一類尺寸 A第一類尺寸：A j=(Amax-x△) 0+0.25△ b、凹模磨損后會減小的尺寸------- 第二類尺寸 B第二類尺寸：B j=(Bmax+x△) 0-0.25△第 14 頁 共 30 頁c、凹模磨損后會保持不變的尺寸 第三類尺寸 C第三類尺寸：C j=(Cmin+0.5△)? 0.125△其落料凹模的基本尺寸計算如下：圖 5（a）第一類尺寸：磨損后增大的尺寸：A1=(Amax-x△) =(8-0.5×0.43) =7.785??25.0 43.025??1.0?A2=(Amax-x△) =(16-0.5×0.62) =15.69 25.0 62.0516.0落料凸模的基本尺寸與凹模相同，分別是 7.785mm，15.69mm，不必標注公差，但要在技術條件中注明：凸模實際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面合理間隙值 Zmin=0.26。圖 5（b）（2）工作零部件的設計與標準化（用一個整體的凸模固定板）沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應作成逐漸增大的多級形式如圖 6 所示：第 15 頁 共 30 頁圖 6凸模長度一般是根據(jù)結構上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：L=h1+h2+h3- h4式中 L—凸模長度， mmh1—凸模固定板高度，mmh2—卸料板高度，mmh3—橡膠板的厚度 ，mmh4—凹進卸料板內(nèi) 1mm圖 7 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承受彎曲力矩，若凹模高度 H 及模壁厚度 C 不足時，會使凹模產(chǎn)生較大變形，甚至破壞。但由于凹模受力復雜，凹模高度可按經(jīng)驗公式計算，即第 16 頁 共 30 頁凹模高度 H=KB凹模壁厚 C=(1.5~2)H式中 B----凹?？椎淖畲髮挾?，mm 但 B 不小于 15mmC-----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=0.20×119=23.8mm 取標準值 28mm凹模壁厚 C=1.5H = 1.5×28=40mm 凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取（1.7~2.0）d, 圖 8d 為螺孔的距離，由于凹模厚度為 28mm，所以根據(jù)表 2.46﹝2﹞ 查得螺孔選用4×M8 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=1.5d=1.5×8=12mma3=1.13d≈9mm凹模上螺孔間距由表 2.47 查得最小間距為 40mm，最大間距為 90mm。 螺孔到銷孔的距離一般取 b>2d,所以 b 應大于１６。根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸，故選用矩形凹模板的周界尺寸為 250×200×28。①沖裁 φ5mm 孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化（包括外形尺寸和厚度）小凸模長度 L=20+14-1+30.7=63.7mm由小凸模刃口d=5.15mm可知 h=3mm, D1=11mm, D=8mm, L=63.7mm小凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即對于圓形凸模 dmin≥ ][4??t第 17 頁 共 30 頁式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑，mmt—沖裁材料厚度，mm—沖裁材料的抗剪強度，MPa?—凸模材料許用強度，?。?.0~1.6）×10 3MPa???dmin≥ = =2.95mm 所以承壓能力足夠。][4t310.52?抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模（有導向裝置）?。蘭ax≤ Fd270?式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度，mmF — —沖模力,Nｄ——凸模最小截面的直徑，mmLmax≤ = =66.57mm 所以長度適宜。d27057.12?選用沖孔圓凸模：JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.15×63.7 凸模固定端面的壓力q =
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