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（2007屆）
本科生畢業(yè)設計（論文）
帶槽三角形固定板沖圓孔、沖槽、落料連續(xù)模設計
學 院、系：
機械工程學院
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
宋璐
班 級：
機本0302
學號 26030213
指導教師姓名：
曾立平
職稱 教授
最終評定成績:
2007年5月
湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）
湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）
帶槽三角形固定板沖圓孔、沖槽、落料連續(xù)模設計
院 （系）：機械工程學院
專 業(yè)：機械設計制造及其自動化
學 號：26030203
學生姓名：宋 璐
指導教師：曾 立 平 教 授
2007年5月
摘 要
本設計進行了沖圓孔、沖槽、落料連續(xù)模的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、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。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。此外，本模具采用始用擋料銷和圓形擋料銷擋料。落料凸模內裝有導正銷，保證了工件上孔和外形的相對位置準確，提高了加工精度。如此設計出的結構可確保模具工作運行可靠和沖壓產品大批量生產的要求。
關鍵詞：連續(xù)模；沖壓模具；標準模架；沖壓設備；校核；沖孔；落料
ABSTRACT
This design carried on has flushed circle hole, flushes the trough, falls the material continual mold the design. In the article has briefly outlined the ramming mold at present development condition and the tendency. Has carried on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product. According to general step which the ramming mold designs, calculated and has designed on this set of molds main spare part, for example: The raised mold, the concave mold, the raised mold dead plate, the backing strip, the concave mold dead plate, unloads, leads the ruler, keeps off the material to sell, to lead is selling and so on. The mold frame uses the standard mold frame, has selected the appropriate ramming equipment. In the design has carried on the essential examination computation to the work components and the press specification. In addition, this mold uses the beginning with to keep off the material to sell with the circular keeps off the material. the concave mold and falls the material concave mold to use the overall dead plate to be fixed. Fell the material raised mold internal installation to have leads is selling, had guaranteed on the work piece the hole and the contour relative position was accurate, increased the processing precision. So designs the structure may guarantee the mold work movement to be reliable and the ramming product mass production request.
Key word: Continual mold; Ramming mold; Standard mold frame; Ramming equipment; Examination; flush hole; Falls the material .
目 錄
第1章 零件工藝性分析 1
1.1 沖裁工藝性 1
1.1.1 結構與尺寸 1
1.1.1 精度 1
1.1.3 材料……………………………………………………………………………2
第2章 確定沖裁工藝方案 2
2.1 工序性質與數量的確定 2
2.2 工序順序的確定 2
2.3 工序組合方式的確定 3
第3章 確定模具總體結構方案 3
3.1 模具類型 3
3.2 操作與定位方式 3
3.3 卸料方式與出料方式 3
3.4 模架類型及精度 3
第4章 工藝與設計計算 4
4.1 排樣設計與計算 4
4.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機 5
4.2.1 計算工藝力 5
4.3 計算凸凹模刃口尺寸及公差 7
第5章 設計選用模具零部件、繪制模具總裝草圖 9
5.1 確定凸凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸 9
5.1.1 凹模設計 9
5.1.2 凸模設計 11
5.2 設計定位零件 11
5.3 卸料與出件裝置 14
5.3.1 固定卸料裝置 14
5.4 模架及零件 14
5.4.1 模架 14
5.4.2 其他支承與固定零件 16
5.4.3 緊固件：螺釘與銷釘的選用 19
5.4.4 繪制模具總裝草圖，校核壓力機 20
第6章 確定沖壓設備 22
第7章 模具的裝配 23
7.1 連續(xù)模的裝配 23
7.2 凸、凹模間隙的調整 23
第8章 重要零件的加工工藝過程編制 24
結論 28
致謝 29
參考文獻 31
附錄1 33
湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）
湖 南 科 技 大 學
2007屆畢業(yè)設計（論文）
院(系)、部： 機電工程學院
題 目：帶槽三角形固定板沖圓孔、沖槽、落料連續(xù)模設計
學生姓名： 郭亮
指導教師： 郭雪娥 職稱 教授
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 0302班
學 號： 20031B1242
2007 年 5 月
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）任務書
機電工程學 院 機械系（教研室）
系（教研室）主任:
（簽名）
年 月 日
學生姓名: 郭亮
學號: 20031B1242
專業(yè): 機械設計及其自動化
1 設計（論文）題目及專題： 帶槽三角形固定板沖圓孔、沖槽、落料連續(xù)模
2 學生設計（論文）時間： 自 3 月 10 日開始至 5 月 31日止
3 設計（論文）所用資源和參考資料：《冷沖壓工藝及模具設計》，《沖模設計應用實例》，《沖壓工藝學》，《沖模設計手冊》，《冷沖壓技術問答》，《沖壓工藝與模具設計》，《模具設計與制造簡明手冊》，《沖壓工藝及模具設計》等等。
4 設計（論文）完成的主要內容：
5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：1根據總體設計方案,繪制出落料模具總圖一張；2繪制模具零件圖若干張；4科技譯文；
7編寫畢業(yè)設計說明書一套。
6 發(fā)題時間： 2007 年 1 月 20 日
指導教師： （簽名）
學 生： （簽名）
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）進度表
畢業(yè)設計（論文）題目：帶槽三角形固定板拖沖圓孔、沖槽、落料連續(xù)模設計 起止時間： 學生： （簽名） 指導教師： （簽名） 系（教研室）主任： （簽名）
時 間
工 作 內 容
備 注
第 1 周至第 3 周
（ 3月 28日至4 月 16 日）
查找資料，進行設計的前期準備工作
第 3 周至第4 周
（ 4月 17 日至 4月 25日）
去學校圖書館借有關落料模具方面的專業(yè)書籍
第 5 周至第 8 周
（ 4 月 26日至5 月 16日）
這段期間進行具體的畢業(yè)設計
第 9 周至第 11 周
（ 5 月17 日至 5 月 30日）
編寫設計說明及畢業(yè)論文
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
第 周至第 周
（ 月 日至 月 日）
注：此表一式兩份：一份存學院，一份發(fā)給學生。
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）指導人評語
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的工作態(tài)度，研究內容與方法，工作量，文獻應用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]
指導人： （簽名）
年 月 日
指導人評定成績：
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）評閱人評語
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內容與方法，實用性與科學性，結論和存在的不足等進行綜合評價]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖南科技大學
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄
日期：
學生： 學號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設計（論文）說明書 共 頁
2 設計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學生畢業(yè)設計（論文）的研究思路，設計（論文）質量，文本圖紙規(guī)范程度和對設計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]
畢業(yè)設計（論文）答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
目錄
湖南科技大學 3
湖南科技大學 4
湖南科技大學 畢業(yè)設計（論文）評閱人評語 5
湖南科技大學 6
1 前言 9
1.1 冷沖壓術的發(fā)展趨勢 9
1.1.1 冷沖壓設備自動化 9
1.1.2 高速化復合化相結合，提高加工效率 9
1.2 模具技術發(fā)展的幾個特點 10
1.2.1 充分運用IT技術發(fā)展 10
1.2.2 縮短金屬成型模具的試模時間 10
1.2.3 車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速 10
1.3 我國鍛壓工業(yè)的現狀及發(fā)展對策 11
2 零件工藝性分析 11
2.1 沖裁工藝性 11
2.1.1 結構與尺寸 11
2.1.2 精度 12
2.1.3 材料 12
3 確定沖裁工藝方案 12
3.1 工序性質與數量的確定 13
3.2 工序順序的確定 13
3.3 工序組合方式的確定 13
4 確定模具總體結構方案 13
4.1 模具類型 13
4.2 操作與定位方式 13
4.3 卸料方式與出件方式 13
4.4 模架類型及精度 13
5 工藝與設計計算 14
5.1 排樣設計與計算 14
5.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機 15
5.2.1 計算工藝力 15
5.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差 17
6 設計選用模具零部件、繪制模具總裝草圖 19
6.1 確定凸、凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸 19
6.1.1 凹模設計 19
6.1.2 凸模設計 20
6.2 設計選用定位零件 20
6.3 卸料與出件裝置 23
6.3.1 固定卸料裝置 23
6.4 模架及零件 23
6.4.1 模架 23
6.4.2 其它支承與固定零件 25
6.4.3 緊固件：螺釘與銷釘的選用 27
7 確定沖壓設備 29
8 模具的裝配 30
8.2 凸、凹模間隙的調整 31
9 重要零件的加工工藝過程編制 31
10 結 論 34
11 致 謝 35
12 參考文獻 37
1 前言
21世紀的制造業(yè)，正從以機器為特征的傳統(tǒng)技術時代，向著以信息為特征的技術時代邁進，即用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產業(yè)。經濟全球化和世界市場一體化加速發(fā)展，不斷加劇了制造商之間的競爭，提出了快速反應市場的要求，與之相適應，制造業(yè)對柔性自動化技術及裝備的要求更加迫切而強烈。同時，微電子技術和信息通信技術的快速發(fā)展，為柔性自動化提供了重要的技術支撐，工業(yè)裝備的數控化、自動化、柔性化呈現蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
1.1 冷沖壓術的發(fā)展趨勢
美國、德國、日本的汽車工業(yè)如此發(fā)達，得益于其冷沖壓技術及裝備的領先地位。當前的世界冷沖壓技術及裝備向以下幾個方面發(fā)展：
1.1.1 冷沖壓設備自動化
根據不同種類的加工環(huán)境和條件，國外逐步發(fā)展了兩大類汽車車身自動化沖壓生產線。
1）單機聯線自動化
配置為5-6臺壓力機，配備拆垛、上下料機械手，穿梭翻轉裝備和碼垛裝置，全線總長約60米，安全性高，沖壓質量好。由于工件傳送距離長，工件的上下料換向和雙動拉伸必須用工件翻轉裝備。這種單機聯線自動化沖壓技術的生產節(jié)拍最高為6-9次/分，設備維修工件量大。
2）大型多工位壓力機
八十年代中期，國外沖壓技術發(fā)展到大型三坐標多工位壓力機自動化連續(xù)沖壓，由拆垛機，大型壓力機，三坐標工件傳送系統(tǒng)和碼垛工位組成，生產節(jié)拍可達16-25次/分。其主要特點是：生產效率高，是手工送料流水線的4-5倍，是單機聯線自動生產線的2-3倍；全自動化、智能化，整個多工位壓力機系統(tǒng)只需2-3人進行監(jiān)控，當模具更換時，只需輸入要換模具的編號，其余工作自動完成，整個換模時間只需5分鐘，換模的同時對多工位壓力機運行特征作智能化調整；特別是配有電子三坐標送料多工位的壓力機，可以根據模具隨意調節(jié)運動路徑和時間，不僅能沖壓大型覆蓋件，而且能沖壓小型零件。當沖壓小型零件時，送料距減短，節(jié)拍提高，通過合理的模具布置，可一次沖壓2-3零件，具有充分的自由度，柔性極強。電子多工位送料壓力機的優(yōu)點是生產率高，工件處理最優(yōu)化，工件轉換迅速，維修量低，診斷性能好，成本低，與現有壓力機的適應性強，售后服務遠程通訊好。美國的多工位壓力機基本都采用了電子伺服三坐標送料。
1.1.2 高速化復合化相結合，提高加工效率
提高生產率是永恒的追求目標，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，各鍛壓廠家均致力于鍛壓機械的高速化研究，在數控回轉頭壓力機上，主要采用伺服控制的液壓主驅動系統(tǒng)來提高壓機的行程次數。在追求高速化加工的同時，還必須盡可能縮短生產輔助時間，以取得良好的技術經濟效益。在數控壓機上配備伺服電機驅動的三坐標上下料裝置，可使沖壓中心實現高效板材加工。
將幾種工藝或幾個工序復合在一臺機床上完成，是當前各類機床大幅壓縮生產輔助時間，提高生產率的重要技術途徑，在鍛壓機械上也得到了成功應用，效果十分顯著。如：德國、美國、日本已相繼開發(fā)出激光一步沖復合機，將模具沖切與激光切割有機地結合起來，工件一次上料即可完成沖孔、沖切、翻邊、淺拉伸、切割等多道工序，最大限度地節(jié)省了輔助時間，特別適合孔型多而復雜的面板類工件的加工及多品種小批量板料加工。
1.2 模具技術發(fā)展的幾個特點
模具與壓力機是決定沖壓質量、精度和生產效率的兩個關鍵因素。先進的壓力機只有配備先進的模具，才能充分發(fā)揮作用，取得良好效益。模具的發(fā)展方向為：
1.2.1 充分運用IT技術發(fā)展
模具設計、制造用戶對壓力機速度、精度、換模效率等方面不斷提高的要求，促進了模具的發(fā)展。外形車身和發(fā)動機是汽車兩個關鍵部件，汽車車身模具特別是大中型覆蓋件模具，技術密集，體現當代模具技術水平，是車身制造技術的重要組成部分。車身模具設計和制造約占汽車開發(fā)周期三分之二的時間，成為汽車換型的主要制約因素。目前世界上汽車的改型換代一般約需48個月，而美國僅需30個月，主要得益于在模具業(yè)中應用了CAD/CAE/CAM技術和三維實體汽車覆蓋件模具結構設計軟件。另外，網絡技術的廣泛應用提供了可靠的信息載體，實現異地設計和異地制造。虛擬制造等IT技術的應用，將推動模具工業(yè)的發(fā)展。
1.2.2 縮短金屬成型模具的試模時間
主要發(fā)展液壓高速試驗壓力機和拉伸機械壓力機，特別是在生產型機械壓力機上的模具試驗時間可減少80%，具有巨大的節(jié)省潛力。這種試模機械壓力機的發(fā)展趨勢是采用多連桿拉伸壓力機，它配備數控液壓拉伸墊，具有參數設置和狀態(tài)記憶功能。
1.2.3 車身制造中的級進沖模發(fā)展迅速
在自動沖床上用級進沖裁模或組合沖模加工轉子、定子板，或者應用于插接件作業(yè)，都是眾所周知的沖壓技術。近些年來，級進組合沖裁模在車身制造中開始得到越來越廣泛的應用，用級進模直接把卷材加工為成型零件和拉伸件，加工的零件也越來越大，省去了用多工位壓力機和成套模具生產所必需串接的板材剪切、涂油、板坯運輸等后續(xù)工序。級進組合沖模已在美國汽車工業(yè)中普遍應用，其優(yōu)點是生產率高，模具成本低，不需要板料剪切，與多工位壓力機上使用的階梯模相比，節(jié)約30%。但是，級進組合沖模技術的應用受拉伸深度、導向和傳輸的帶材邊緣材料表面硬化的限制主要用于拉伸深度比較淺的簡單零件，因此不能完全替代多工位壓力機，絕大多數零件應優(yōu)先考慮在多工位壓力機上加工。
1.3 我國鍛壓工業(yè)的現狀及發(fā)展對策
目前我國主要汽車生產廠，約有90%的沖壓線采用一臺雙動拉伸壓力機（或多連桿單動拉伸壓力機）和4-6臺單動壓力機組成沖壓流水線，手工上下料完成大型覆蓋件的沖壓生產，生產效率低，生產節(jié)拍最高只有3-5次/分；人身安全和工件環(huán)境差；在手工上下料和傳送工件過程中，易造成工件劃傷等缺陷，沖壓制件質量差；整條沖壓線長60米左右，約需20-24名操作工人，占地面積大，人工成本高，沖壓件制造成本比國外高2-3倍，是我國汽車工業(yè)嚴重缺乏市場競爭力的重要因素之一。我國有90%的沖壓線采用人工上下料，另有10%的沖壓線實現了單機聯線自動化，生產節(jié)拍最高為6-8次/分，而代表當今沖壓技術國際水平的大型多工位壓力機，在我國汽車工業(yè)中的應用仍是空白。這也是我國沖壓行業(yè)與西方發(fā)達國家的主要差距所在，在很大程度上制約了我國汽車工業(yè)的發(fā)展。
隨著我國工業(yè)技術水平的發(fā)展，特別是以轎車為代表的汽車工業(yè)快速發(fā)展，帶動汽車零件的產量和質量不斷提高。但必須清醒地認識到，中國與國際先進水平仍有很大差距，而且隨著加入WTO，國際大汽車公司必然嚴重沖擊中國汽車工業(yè)，國內同行之間的競爭也將日趨激烈。中國汽車工業(yè)的發(fā)展，離不開裝備工業(yè)的大力支撐，鍛壓設備制造業(yè)必須滿足汽車工業(yè)大批量生產的要求，向自動化、高效率方向發(fā)展。
2 零件工藝性分析
2.1 沖裁工藝性
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖壓工藝的適應性，即沖裁件的結構形狀、尺寸大小、精度等級是否符合沖裁加工的工藝要求。良好的結構工藝性應保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單而壽命高，產品質量穩(wěn)定，操作簡單單等等。通常對沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。對幾何形狀的要求是沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱，最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形狀或由這些形狀所組成，使排樣時廢料最少；沖裁件的凸出懸臂和凹槽的寬度不宜太小，以免凸模折斷；沖裁件的外形或內形的轉角出，要避免夾角出現，應以圓弧過渡，以便于模具加工，減少熱處理或沖壓時的在尖角處開裂的現象，同時可以防止尖角部位的刃口磨損過快而使模具壽命降低。對精度的要求是沖裁件的經濟精度一般不高于IT11級，最高可達
IT8~10級，沖孔比落料的精度約高一級。
該零件的形狀如圖1.1，其沖裁工藝性為：
2.1.1 結構與尺寸
該零件結構較簡單，形狀對稱，尺寸較大，沖孔3×Φ20，一般沖孔模對該種材料可以沖壓的最小孔徑d≥t, t=3mm＜d=20mm.因而3×Φ20孔符合工藝要求。
對于孔中心距100±0.27mm，較高精度模具可以達到兩孔中心距公差為±0.06。最小孔邊距b≥4.5mm,b1≥3mm..由零件圖可知各孔邊距均大于最小孔邊距。
以上分析均符合沖裁工藝要求。
2.1.2 精度
材料厚度t=2mm，工件精度可達到IT14，尺寸標注如圖1.1所示，利用較高精度沖裁?？梢赃_到零件圖樣要求。
圖1.1 工件圖
2.1.3 材料
t=2mm, Q235,退火狀太下抗剪強度τ（310～380）,σb(380～470) , δ10=(21～25)% ，σs=240.此材料具有較好的沖裁加工性。
根據以上分析，該零件的工藝性較好，可以進行沖裁加工.
3 確定沖裁工藝方案
在工藝性分析的基礎上，根據沖裁件的特點和要求確定合理的沖裁工方案。
3.1 工序性質與數量的確定
對與一般的沖裁件，通常外形采用落料，內形采用沖孔。且沖件上孔的數量不是很多，可以采用一次沖孔和一次落料工序。
3.2 工序順序的確定
一般先沖孔，最后落料。
3.3 工序組合方式的確定
該零件包括落料和沖孔兩個基本工序，可采用的沖裁工藝方案有單工序?！秃夏：图夁M模三種。由于零件屬于大批量生產，因此采用單工序沖裁效率太低，且不方便操作。若采用復合沖裁，雖然沖出的零件精度和平直度較好，生產效率也高，但因零件的孔邊距太小模具強度不能得到保證。采用級進模生產效率高，操作方便，通過設計合理的模具結構和排樣方案可以達到較好的零件質量和避免模具強度不夠的問題。
根據以上分析，該零件采用級進沖裁工藝方案
4 確定模具總體結構方案
在沖裁工藝方案確定以后，根據沖裁件的形狀特點，精度要求，生產批量，模具制造條件，操作與安全，以及利用現有設備的可能，確定每道沖裁工序所用沖模的總體結構方案。確定模具總體結構方案，就是對模具作出通盤的考慮和總體結構上的安排，它既是模具零部件設計與選用的基礎，又是繪制模具總裝圖的必要準備，因而也是模具設計的關鍵，必須十分重視。
其結構方案的確定包括以下內容：
4.1 模具類型
根據零件的沖裁工藝方案，采用級進沖裁模。
4.2 操作與定位方式
零件為大批大量生產，可以采用手工送料式，考慮到零件尺寸較大，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用導料板導向，自動擋料銷粗定位與導正銷精確定位的方式。為了減少料頭和料尾的材料消耗提高材料利用率采用始用擋料銷。
4.3 卸料方式與出件方式
考慮零件較厚，采用剛性卸料方式。為了便于操作，提高生產率，沖件和廢料采用由凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。
4.4 模架類型及精度
為了保證模具滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，橫向送料連續(xù)又是級進模，因此采用導向平穩(wěn)的對角導柱模架?？紤]到零件的精度不是很好，但沖裁間隙較小。因此采用Ⅰ級精度。
5 工藝與設計計算
在沖裁工藝與模具結構方案確定以后，為了進一步設計模具零件的具體結構，應進行以下有關工藝與設計方面的計算：
5.1 排樣設計與計算
根據沖裁件形狀特征，質量要求，模具類型與結構方案，材料利用率等方面因素進行沖裁件的排樣設計。鑒于生產批量大重點考慮節(jié)省材料，提高材料利用率排樣方式顯得尤為重要。該零件材料厚度較大，尺寸大，近似三角形，因此可采用對頭直排的排樣方式。如圖4.1.1所示：
圖4.1.1 排樣圖
但凸模和凹模都要制成兩套，從而增加了模具成本，所以設計成隔位沖壓，條料完成沖壓后，將條料水平方向旋轉180°，再沖裁第二遍。在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件
考慮到零件的結構，采用有廢料，有搭邊對頭直排。
工位：?、瘛_3×Φ11孔，帶Φ20半圓的20mm×40mm槽，
?、颉÷淞?
搭邊值的確定：查表2-10 2-11 2-13得：a1=2.5mm a=3.5mm Δ＝1mm
條料寬度為：
B－Δ=(D+2a+Δ)
=(128+2×3.5+1)
=136 (mm)
導料板間距為：
S=B
=136mm
D—零件垂直于送料方向的尺寸
a—側搭邊最小值
Δ—條料寬度公差
進距為：Ｓ＝177.1(mm)
由零件圖算得一個零件的面積為8508mm2,一個進距內沖兩件，故Ａ＝8508×2=17016 (mm2),一個進距內的坯料面積B×S=177.1×136=24072(mm2)
因此材料的利用率為：η=A/BS=17016/24072×100%=70%
5.2 計算沖壓力與壓力中心，初選壓力機
根據沖裁件尺寸，排樣圖和模具結構方案，計算沖裁力，卸料力，推件力，及總沖壓力，并計算模具的壓力中心。根據沖壓總力，沖件尺寸，模架類型與精度等初步選定壓力機的類型與規(guī)格。
5.2.1 計算工藝力
1） 沖裁力
本模具采用剛性卸料裝置和下出料方式，考慮到在實際生產中模具間隙值的波動及均勻性，刃口磨損，材料機械性能及厚度的波動，潤滑情況等因素對沖壓力的值都有影響
總的沖裁力： F1=Lt
=6.12×105（N）
由附表一中查得取450M/Pa
卸料力：查表取K卸=0.04
F卸=K卸F
=0.04×6.12×103
=0.24×103（N）
2） 推件力
根據材料厚度取凹模刃口高度h=6mm,β=3°。故n=6/2=3 查表2-4取K推=0.05
F推=nK推F
=3×0.05×6.1×103
=0.91×103（N）
選擇沖床時的總沖壓力為
F總=F+ F推
=7.3×103（N）
因此可選壓力機型號為：J23-100
3） 確定模具壓力中心
畫出工作狀態(tài)，把沖裁周邊分成基本線段，并選坐標XOY 如圖4.2.1所示
圖4.2.1
s=62.8×3+100.5+300+80+31.4=700.3(mm)
l1=П×20=62.8 x1=0 y1=50
l2=62.8 x2=0 y2=-50
l3=2×13=26 x3=96 y3=0
l4=40 x4=-16 y4=207.1
l5=40 x5=4 y5=10
l6=31.4 x6=24 y6=0
l7=40 x7=4 y7=-10
l8=20 x8=-16 y8=0
l9=40 x9=-16 y9=147.1
l10=33.5 x10=0 y10=121.4
l11=100 x11=57.1 y11=132.3
l12=33.5 x12=101.7 y12=177.1
l13=100 x13=57.1 y13=209.9
l14=33.5 x14=0 y14=232.8
壓力中心坐標：
X=（l1x1+l2x2+l3x3+…+l9x9）/(l1+l2+l3+…l9)
=8335.7/700.4=26.5(mm)
Y=（l1y1+l2y2+l3y3+…+l9y9）/(l1+l2+l3+…l9)
=51817.5/700.4=73.9(mm)
計算出的壓力中心是圖中的C點
5.3 計算凸、凹模刃口尺寸及公差
根據沖裁件形狀與尺寸精度要求，確定刃口尺寸計算方法，并計算刃口尺寸及其公差。
用配作法以凹模為配作件制3×Φ20的孔
凹模磨損后尺寸Φ20變小
查表得 x=0.5
由式：
Bp=(a+x△)
得：
Bp—凸模刃口尺寸（mm）
X—磨損系數
Δ—零件公差（mm）
Bp=(20+0.5×0.52)
=20.26
由表查得Zmin=0.22mm. 凹模刃口尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙向間隙值0.22mm.
沖槽：采用配作法
沖20mm×40mm矩形槽和Φ20的半圓（采用配作法）凸模磨損后尺寸20mm 40mm Φ20變小
查表得 x=0.5
由式
Bp=(a+x△)
得：
Bp—凸模刃口尺寸（mm）
X—磨損系數
Δ—零件公差（mm）
Bp1=(a+x△)
= (20+0.5×0.52)
=20.26
Bp2=(a+x△)
=（40+0.5×0.62）
=40.31
Bp3=(a+x△)
=（20+0.5×0.52）
落料：
統(tǒng)一用凹模做配做件這樣利于加工
凹模的尺寸變大的尺寸有 132mm 128mm Φ16 尺寸不變的有100mm
根據公式
得
Bp=（amax-x△+△/4-Zmin）
x—磨損系數
Δ—零件公差（mm）
Zmin—最小沖裁間隙
Bp4=（amax-x△+△/4-Zmin）
=（132-0.5×1+1/4-0.22）
=131.55
Bp5=（amax-x△+△/4-Zmin）
=(128-0.5×1+1/4-0.22)
=127.35
Bp5=（amax-x△+△/4-Zmin）
=（16-0.5×0.43+0.43/4-0.22）
=15.67
尺寸100mm不變 C=100 0.125
查表得Z=0.22（mm）。凹模刃口尺寸按凸模實際尺寸配制，保證雙向間隙值0.22mm.
采用線切割機床加工凹模，各型孔尺寸和孔間距尺寸的制造公差均可標準為±0.01（mm）。
6 設計選用模具零部件、繪制模具總裝草圖
確定凸 凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸。根據凸 凹模的刃口形狀，尺寸大小及加工條件等確定凸 凹模結構形式，進而計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸。凹模輪廓尺寸應保證使模板中心與壓力中心重合，并盡量選用標準系列尺寸。對于細長凸模，應進行強度與剛度校核。
6.1 確定凸、凹模結構形式，計算凹模輪廓尺寸及凸模結構尺寸
6.1.1 凹模設計
凹模直接通過螺釘，銷釘與下模座固定的固定方式，因沖件批量大，考慮凹模的磨損，強度和保證沖件的質量，凹模采用柱孔口錐形凹模結構，刃壁高度為（5～10）mm 取h=6 mm =30
凹模輪廓尺寸計算如下：
凹模的高度
H=K.b
查表得K=0.2。b為落料時的最大外形尺寸
H=K.b
=0.2×132
=26.4（mm）
取H=27（mm）
凹模壁厚C=（1.5～2）H 取C=50（mm）
沿送料方向的凹模長度為：
L=l+2C
=443.5mm
垂直于送料方向的凹模寬度為：
B=b+2C
=178+2×50
=278（mm）
根據算得的凹模輪廓尺寸，選取與計算值相接近的標準凹模板輪廓尺寸為：
L×B×H=500mm×315mm×27mm
凹模的材料選用Cr4W2MoV, 工作部分熱處理淬硬56～58HRC
6.1.2 凸模設計
落料凸模刃口部分為非圓形，為便于凸模和固定板加工，可設計成階梯形結構，并將安裝部分設計成便于加工的長方行，通過臺肩式與固定板固定，凸模的尺寸根據刃口尺寸，卸料裝置和安裝部分要求確定，凸模的材料也選用Cr4W2MoV，工作部分熱處理淬硬56～58HRC
沖槽凸模：因其長度相差太大，將其設計成階梯形，并將安裝部分設計成長方形，通過臺肩式固定板固定在固定板上
3×Φ20孔凸模的設計與落料凸?；鞠嗤?，因刃口部分為圓形，其結構更簡單，考慮沖孔凹模直徑組小，古需對最小凸模（Φ20.26沖孔凸模）進行壓應力和彎曲應力校核。
凸模最小直徑的校核（強度校核），因孔徑雖小，但遠大于材料厚度，估計凸模的強度和剛度是足夠的。為使剛性卸料板的加工方便，取凸模與卸料半的雙面間隙0.2mm
按式d≥
==2（mm）
最小凸模直徑20.26＞2，故滿足強度要求。
凸模最大自由長度的校核（剛度校核）
按式：L≤==48(mm)
由此可知，小沖孔凸模工-*作部分長度不能超過48mm取最小凸模工作部分長度35mm，沖直槽孔凸模和落料凸模為40mm.
6.2 設計選用定位零件
擋料銷：采用活動擋料銷，如圖5.2.1
圖5.2.1
為了提高材料的利用率，在條料開始送料是起定位作用，以后送進時不在起定位作用，采用始用擋料銷，如圖5.2.2
圖5.2.2
導料板的選用：500mm×315mm×8mm 見圖5.2.3
圖5.2.3
導正銷：見圖5.2.4，采用壓入式d=d-a 數值查表3-33 3-34 a=0.10
d=d-a
=20-0.10
=19.9(mm)
導正銷導正部分高度h=0.t=0.6×2=1.2(mm)
圖5.2.4
6.3 卸料與出件裝置
6.3.1 固定卸料裝置
卸料板的尺寸為L×B×H =500mm×315 mm×18 mm 如圖5.3.1
圖5.3.1
為了提高生產效率，保證送料方便可靠，采用下出料方式，由卸料凸模直接推出
6.4 模架及零件
6.4.1 模架
1） 選擇對角導柱模架
凹模邊界尺寸為
：500mm×315mm（GB/T2851.1—1990）
2） 導柱
見圖5.4.1：
圖5.4.1
3） 導套
d×l×D=35mm×110mm×43mm 見圖5.4.2：
圖5.4.2
4） 模座
模座是沖模全部零件安裝的基體，又承受和傳遞沖壓力，因此要求它們具有足夠的強度、剛度和足夠大的外形尺寸。模座的尺寸規(guī)格根據模架類型、凹模周界尺寸和安裝要求確定。對于矩形模座，其長度應比凹模長度大，寬度等于或略大于凹模寬度，深度取凹模板厚度的倍。考慮受力情況，上模座厚度可比下模座小。模座的前側面需進行機械加工，以便在此面打上該模具的標記。上模座導套孔的外側面要加工一淺窄槽，便于沖模工作時對導套潤滑。模座常用灰口鑄鐵制造。該材料有較好的吸震性，這里選用HT200。
上模座：L×B×H=500mm×315mm×50mm
下模座：L×B×H=500mm×315mm×60mm
凹模固定板與卸料板之間的安全距離為（15～20）mm,取h=18mm
模具閉合高度H=50+10+25+18+18+8+27+60+5
=221mm
凸模修磨量為5，凸模進入凹模的深度為1， 所以凹模的自由長度為L=25+18+18+8+1+5=75（mm）
6.4.2 其它支承與固定零件
1） 模柄
模柄的作用是把上模固定在壓力機滑塊上，同時使模具中心通過滑塊的壓力中心。選擇模柄時，先根據模具大小、上模結構、模架類型及精度等確定模丙的結構類型，再根據壓力機滑塊上模柄孔尺寸確定模柄的尺寸規(guī)格。一般模柄直徑應與模柄孔直徑相等，模柄長度應比模柄孔深度小5~10mm。
模柄直徑：60 mm；
深度：70 mm；
模柄與上模座孔以配合。其結構形式如圖5.4.3。
圖5.4.3
2） 凸模固定板
凸模固定板的作用是將凸?；蛲拱寄９潭ㄔ谏夏Ｗ蛳履Ｗ恼_位置上。凸模固定板選用矩形板件，外形尺寸與凹模一致，厚度取凹模厚度的，固定板與凸?；蛲拱寄Ｒ耘浜?，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平，并與凸模形孔垂直。其上、下表面加工成，其余部分加工成。凸模固定板選用Q255A鋼。
凸模固定板：500mm×315mm×25mm
見圖5.4.4
圖5.4.4
3） 墊板
墊板的作用是直接承受和分散凸模傳來的壓力，以降低模板單位面積上的壓力。在凸模固定板與上模之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現凹陷，致使凸模松動。墊板的形狀與尺寸應與固定板相同，其厚度一般取。制作墊板的材料一般用45鋼，淬火硬度為48~52HRC，淬火后的墊板上、下平面應磨平，不準有凹坑及變形現象。
墊板：500mm×315mm×10mm
見圖5.4.5
圖5.4.5
6.4.3 緊固件：螺釘與銷釘的選用
模具中用到的緊固件主要是螺釘和銷釘。沖模中，螺釘與銷釘都是標準零件。在設計中，同一塊板上銷釘孔與螺釘孔距離不應太小，以防降低強度。
螺釘起固定作用，在模具中廣泛使用內六角螺釘，它緊固可靠，螺釘頭不外露，使模具外形美觀。螺釘一般用45號鋼制成，其頭部淬火硬度為35~40HRC。在同一組合中，螺釘的數量不小于3個，并盡量遠距離錯開布置，以保證定位牢靠。因凹模厚度較大，選用螺釘規(guī)格為，螺釘的旋入深度一般可取其公稱直徑的1.5～2倍。
上模座：采用內六角螺釘4個，銷釘2個，且盡量遠距離錯開布置，以保證定位可靠。
其結構如圖5.4.6
圖5.4.6 螺釘
銷釘的公稱直徑與螺釘一致，各被連接件的銷孔與銷釘采用精度配合加工，以保證位置精度。銷釘選用35鋼加工而成，其頭部淬火硬度為48~25HRC。銷釘的表面粗糙度。圓柱銷最小配合深度不能低于圓柱銷直徑的2倍，即。其結構如圖5.5。
圖5.4.7 銷釘
下模座：六角螺釘4個，銷釘2個。
表表選M8，螺釘之間，螺釘與銷釘之間的距離參考表3-27 淬火狀態(tài)：
A=12mm；
B=14mm；
C=5mm；
D=11mm；
6.4.4 繪制模具總裝草圖，校核壓力機
1） 模具閉合高度
2） 模具總裝圖
如圖5.4.8
根據模具總體結構方案及設計選用的模具零部件，繪制模具總體草圖，檢查核對各模具零件的位置關系，相關尺寸，配合關系及結構工藝性等是否合適或合理，并校核壓力機的有關參數。
圖5.4.8 沖孔 落料連續(xù)模
1.導正銷 2.下模座 3.導柱 4.凹模 5.六角螺釘 6.導料板 7.卸料板 8.導套 9.凸模固定板 10.上模座 11.墊板 12.內六角螺釘 13.銷釘 14.落料凸模 15.模柄 16防轉銷 17.沖圓孔凸模 18.沖直槽凸模 19.始用擋料銷 20.活動擋料銷
綜上分析，確定本模具的主要零部件的尺寸規(guī)格為：
上模座
下模座
導柱
導套
墊 板
卸料板
凸模固定板
7 確定沖壓設備
沖壓設備的規(guī)格應根據沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定。
6.1 壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力，即 。
6.2 壓力機應有足夠的行程，以保證毛坯的放進和工件在高度上能獲得所需的尺寸，并使工件能方便地從模具中取出。
6.3 沖模的閉合高度與壓力機的裝模高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。
6.4 滑塊的張開高度應適當。對于沖裁模，張開高度不宜過大，以免上模板與壓力機導軌相撞或滾珠導向裝置脫開；對于拉深模，張開高度不宜過小，以便取出工件。
6.5 壓力機工作臺的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸并要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小的尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件是不利的。
綜上所述，確定選用開式雙柱可傾壓力機J23-100。
其主要技術參數為：
公稱壓力/KN 1000
最大閉合高度/mm 480
滑快行程/mm 130
最大裝模高度/mm 380
連桿調節(jié)長度/mm 100
滑塊中心線至床身距離/mm 380
工作臺尺寸（前后左右）/mm 710×1080
工作臺墊板尺寸（厚度孔徑）/mm 100250
模柄孔尺寸（直徑×深度）/mm 60×75
最大傾角 30°
8 模具的裝配
8.1 連續(xù)模的裝配
連續(xù)沖裁模一般以凹模作為裝配基準。故應先裝配下模，再以下模為基準裝配上模。其裝配順序為：①裝配模架 將導套 模柄 導柱分別裝入上 下模座，并注意安裝后使導柱 導套配合間隙均勻，上 下模座相對滑動時無發(fā)澀及卡住現象，模柄與上模座上平面保持垂直；②裝配凹模 把凹模裝入凹模固定板中，裝入后應將固定板與凹模上平面在平面磨床上一起磨平，使刃口鋒利。同時，其底面也應磨平；③裝配下模 先將裝配好的凹模的固定板上安裝定位板，然后將裝配好凹模和定位板的固定板安放在下模座上鉆錐窩。折開固定板，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲，再將凹模固定板組件置于下模座上，找正位置后用螺紋緊固。最后鉆鉸銷釘孔，打入定位銷。；④裝配凸模 將凸模壓入固定板，然后一起磨平。同時為了保證刃口鋒利，還應將凸模的工作端面在平面磨床上刃磨。⑤裝配上模座 將裝配固定板上的凸模插入凹?？字?，在凹模與凸模固定板間墊入等高墊鐵，裝上上模座，找正中心位置后用平行夾頭夾緊上模座與固定板，以錐窩或劃線定位在上模座上鉆孔。然后，放入墊板，用螺釘將上模座 墊板 固定板聯接并稍加固緊；⑥調節(jié)凸 凹模間隙 將安裝好的上模導套裝在下模導柱上，調整位置使凸模插入凹模型孔，采用適當方法（如透光法 墊片法 鍍層法等）并用手錘敲擊凸模固定板側面進行調整，使凸 凹模之間的間隙均勻。7）試切檢查 調整好沖裁間隙后，用與沖件厚度相當的紙片作為試切材料，將其置于凹模上定位，用錘子敲擊模柄進行試切。8）固緊上模并安裝卸料裝置 間隙調整后，將上模聯接螺釘緊固，并鉆鉸銷釘孔，打入定位銷。
8.2 凸、凹模間隙的調整
沖模中凸、凹模之間的間隙大小及其均勻程度是直接影響沖件質量和模具使用壽命的主要因素之一，因此，在制造沖模時，必須要保證凸、凹模間隙的大小及均勻一致性。通常，凸、凹模間隙的大小是根據設計要求在凸、凹模加工時保證，而凸、凹模之間間隙的均勻性則是在模具裝配時保證的。
沖模裝配時調整凸、凹模間隙的方法很多，需根據沖模的結構特點、間隙值的大小和裝配條件來確定。這里用墊片法來調整。
墊片法是利用厚度與凸、凹模單面間隙相等的墊片來調整間隙，是簡便而常用的一種方法。其方法如下：
①按圖樣要求組裝上模與下模，其中一般上模只用螺釘稍微擰緊，下模用螺釘和銷釘緊固。
②在凹模刃口四周墊入厚薄均勻、厚度等于凸、凹模單面間隙的墊片（金屬片或紙片），再將上、下模合模，使凸模進入響應的凹?？變?，并用等高墊鐵墊起。
③觀察凸模能否順利進入凹模，并與墊片能否有良好的接觸。若在某方向上與墊片接觸的松緊程度相差較大，表明間隙不均勻，這時可用手錘輕輕敲打凸模固定板，使之調整到凸模在各方向與凹?？變鹊馄乃删o程度一致為止。
④調整合適后，在將上模用螺釘緊固，并配裝銷釘孔，打入定位銷。
9 重要零件的加工工藝過程編制
在機械制造中，采用各種機械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機器。為了使上述制造過程滿足“優(yōu)質、高產、低成本”的要求，首先要指定零件的機械加工工藝規(guī)程和機器的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制訂的工藝規(guī)程來進行機械加工和裝配。由于零件的工藝過程可以是多種多樣的，工藝人員的任務是從現有生產條件出發(fā)，制訂出一個切合實際的最優(yōu)工藝過程，并將其有關內容用文件的形式規(guī)定下來。規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規(guī)程。
機械加工工藝規(guī)程是指導生產的主要技術文件。按照工藝規(guī)程進行生產，才能保證達到產品質量、生產率和經濟性的要求。合理的工藝規(guī)程在編制后應要滿足下述要求：
1.零件所需的工序數量要盡量少，并且要減少或不再采用其他加工方法加工。
2.零件各工序所采用的設備結構要簡單、壽命要長。
3.工序中所占用的設備要少，盡可能采用生產機械化與自動化。
4.生產準備周期要短，所需材料要少，成本要低廉。
5.零件的生產工藝流程要合理，做到安全生產。
6.制出的零件應符合技術要求，并且尺寸精度要高，表面質量要好。
7.盡量采用技術等級不高的工人生產，以降低成本。
制訂機械加工工藝規(guī)程的原則是：在一定的生產條件下，以最低的成本，按計劃規(guī)定的速度，可靠地加工出圖紙要求的零件。在編制工藝規(guī)程時，應注意以下幾個問題：
1.技術上的先進性
在編制工藝規(guī)程時，應盡量菜油新工藝、新技術、先進設備和新材料，以獲得較高的生產率，但不應加大操作工人的勞動強度，而應依靠設備的先進性來保證。
2.經濟上的合理性
在一定的生產條件下，可能有幾種能保證零件技術要求的加工工藝方案，此時應全面考慮，應根據工序數量、機械加工難易程度、通過核算或分析選擇經濟效益最佳的加工方案，以使零件減少工序及降低成本。同時，加工精度要求不高的零件，盡量不使用高精度的加工設備。
3.創(chuàng)造必要的良好工作條件
在編制工藝規(guī)程時，必須保證操作人員有良好而安全的工作條件，并保證所加工的零件的質量合格及減輕工人的勞動強度。
本模具選用導套來編制其加工工藝過程。導套在模具中起定位和導向作用，保證凸、凹模工作時具有正確的相對位置。為了保證良好的導向，導套在裝配后應保證模架的活動部分移動平穩(wěn)。所以，在加工過程中除了保證導套配合表面的尺寸和形狀精度外，還應保證導套各配合面之間的同軸度要求。為了提高導套的耐磨性并保持較好的韌性，導套一般選用低碳鋼（20鋼）進行滲碳、淬火處理，
導套的基本表面是旋轉體圓柱體，因此導套的主要加工方法是車削和磨削，對于配合精度要求高的部位，配合表面還要進行研磨。為了保證導套的形狀和位置精度，加工時，粗加工一般采用一次裝夾同時加工外圓和內孔，精加工采用互為基準的方法來保證內孔和外圓的同軸要求。
導套的加工工藝過程見表8。
導套加工應達到的要求見圖8。
圖8
表8
工
序
號
工序名稱
工序內容
設備
工序簡圖（示意圖）
1
下料
按尺寸切斷
鋸床
2
車外圓
及內孔
車端面保持長度107mm
鉆的孔至尺寸
車