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XXXX 學 院
設 計（論 文）說 明 書
題 目 旋轉沖側孔模具設計
學 生
系 別 機 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程
學 號
指 導 教 師
目 錄
摘要: 4
第一章、 緒論 5
1.1.課題來源和研究意義 5
1.2.本課題研究的主要內(nèi)容 8
第二章、沖壓工藝方案的制定 9
2.1.工藝分析與方案的確定 9
第三章、模具總體結構設計 11
3.1.產(chǎn)品定位裝置 11
3.2.出料裝置 12
3.3.模具結構設計 12
3.4.模具工作過程 13
第四章、模具零件的設計與計算 14
4.1.凸、凹模刃口尺寸的計算 14
4.1.1.凸、凹模間隙的選擇 14
4.1.2.凸、凹模刃口尺寸計算 14
4.2.凸、凹模的設計 16
4.2.1.凸模的結構和固定形式 16
4.2.2.凸模長度的確定 16
4.2.3.凸模的強度計算 17
4.2.4.凹模結構形式設計 17
4.2.5.凹模結構尺寸的確定 18
4.3.模板的設計 19
4.4.卸料彈簧的選用 19
第五章、沖壓設備的選用 20
5.1.沖壓力的計算 20
5.2.選擇壓力機 20
第六章、壓力中心的計算 22
第七章、總結及模具設計注意事項 23
致 謝 24
參考文獻 25
本科畢業(yè)設計
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計 旋轉沖側孔模具設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級：
學 號：
作者姓名：
2015 年 4 月 28 日
摘要:
通過對零件結構及成形工藝的分析, 針對傳統(tǒng)加工零件側孔存在的問題及經(jīng)濟性的需求, 比較了幾種加工方法的優(yōu)缺點, 選擇一種新穎的沖壓工藝方案, 設計了一副旋轉式?jīng)_側孔模。介紹了模具的結構設計與工作過程, 提出了模具設計過程中需注意的問題。模具采用了轉盤和滑塊結構, 完成了4個側孔的同時沖制。
關鍵詞: 側孔; 旋轉式; 模具結構; 轉盤; 滑塊
Abstract:
By analyzing the structure and the forming process of the part, the advantages and dis advantages of several processing methods are compared, a new method of stamping technology and a rotatory punching side hole die were designed. Discussing the structural design and work process of the die, the points of attention of molding design were put forward. In this die rotary table and slider are used to punch simultaneously four side hole, and the parts are punched successfully.
Key words: side hole; rotatory; die structure; rotary table; slider
第一章、 緒論
1.1.課題來源和研究意義
本設計題目由實習單位提供，經(jīng)系指導老師審核通過的。本設計題目涉及的主要內(nèi)容是對沖壓模的設計, 研究目的是在廠原有的基礎上，對模具進行改進設計，提高產(chǎn)品質量與效益。
在二十世紀中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對模具及模具工業(yè)的高度評價與精辟的比喻。例如: “模具是美國工業(yè)的基石”(美國)；“模具是促進社會繁榮富強的原動力”(日本)；“模具工業(yè)是金屬加工的帝王”(德國)；“模具是黃金”(東歐)等。在二十世紀未,中國人才開始認識到其極端重要性,作出了科學的評價:“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。
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(chǎn)業(yè)。經(jīng)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(shù)控化、自動化、柔性化呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。
現(xiàn)今,全世界模具工業(yè)年總產(chǎn)值約為650億美元，其中亞洲地區(qū)占到全世界一半的總產(chǎn)值。而在亞洲,最高屬于日本,年產(chǎn)值達200億美元上下。美國的年產(chǎn)值為50億美元。中國也在后來居上,現(xiàn)在已經(jīng)達到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術質量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。而技術含量低的模具已供過于求,市場利潤空間狹小。近五年來,平均每年進口模具約為11.2億美元,2003年就進口了近13.7億的模具,這還未包括隨設備和生產(chǎn)線作為附件帶進來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮?。這就是這次研究的意義。
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。。
自改革開放以來，到目前為此制造業(yè)在中國國民經(jīng)濟中占的比重已占到45%，制造業(yè)部門成為GDP增長的主要支撐力量。
模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。
?目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數(shù)控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。
現(xiàn)代模具行業(yè)是技術，資金密集性的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動制造業(yè)的蓬勃發(fā)展。對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著輻射性的影響。
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。
隨著計算機軟件的發(fā)展和進步，CAD/CAE/CAM技術也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應用將越來越廣泛。利用先進的CAD/CAM/CAE技術進行模具的設計與制造，不僅省時省力，實現(xiàn)了無圖紙化加工，而且制品的準確性，減少了試模的次數(shù)，縮短模具的設計及生產(chǎn)周期。模具制造技術將向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。最為重要的是保證了模具使用壽命。
模具制造技術迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術的重要組成部分。模具網(wǎng)CEO、深圳市模具技術學會專家委員羅百輝表示，現(xiàn)代模具制造技術正朝著加快信息驅動、提高制造柔性、敏捷化制造及系統(tǒng)化集成的方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在模具的CAD/CAM技術，模具的激光快速成型技術，模具的精密成形技術，模具的超精密加工技術，模具在設計中采用有限元法、邊界元法進行流動、冷卻、傳熱過程的動態(tài)模擬技術，模具的CIMS技術，已在開發(fā)的模具DNM技術以及數(shù)控技術等先進制造技術方面。
模具技術的發(fā)展應該為適應模具產(chǎn)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／CAM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。計算機和網(wǎng)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。
（３）模具掃描及數(shù)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(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(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”。
（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(shù)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。
（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(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。
我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國（未包括香港、臺灣、澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%，2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口量下降，模具技術和水平也有長足的進步。
但是，我們國家的模具產(chǎn)業(yè)并不是完美的。雖然我國模具總量目前已達到相當規(guī)模，模具水平也有很大提高，但設計制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達國家許多。
1.2.本課題研究的主要內(nèi)容
1.旋轉側沖孔工藝方案；
2.旋轉側沖孔模具總體方案設計；
3.旋轉側沖模具各零件尺寸計算；
4.模具總裝配圖與零件圖繪制。
第二章、沖壓工藝方案的制定
在沖壓生產(chǎn)中經(jīng)常遇到一些零件需要在已經(jīng)成形或拉深后的零件側壁上沖孔, 這就需要一副或幾副沖側孔模實現(xiàn)。沖側孔模的結構要根據(jù)零件的特點而定。圖1 為某產(chǎn)品的一個零件, 材料為20 鋼,
零件壁厚0.8 mm。零件的圓周側面上均勻分布4 個
2.1.工藝分析與方案的確定
零件需在側壁上沖對稱的4 個孔。根據(jù)零件上4 個孔的尺寸、形狀、位置情況, 對零件上4 個孔的沖壓提出以下3 種成形方案:
(1) 自動分度徑向沖孔結構, 即采用棘輪、棘爪分度定位機構沖孔。采用該機構沖孔誤差小, 定位精度可滿足零件上孔均分的要求, 同時可避免人為操作帶來的誤差。
( 2) 斜楔側向沖孔結構。在每一個沖裁方向上,安裝一個斜楔結構推動凸模運動沖出側孔, 而該零件的4 個側孔在4 個不同的沖裁方向上, 且要在一個不大的零件周圍安裝4 個斜楔結構。該結構模具制作難度大, 成本高, 同時零件取放不方便, 安全性差。
(3) 旋轉式側向沖孔結構。采用該結構的模具中設計有轉盤和滑塊結構, 通過上模上、下運動帶動轉盤旋轉, 再帶動滑塊做徑向運動, 完成沖孔。該結構適用于體積小, 所需沖裁力不大的零件, 模具簡單、可靠, 同時能很好地滿足孔的均勻分布要求。通過以上分析, 最終采用方案3 對零件的4 個孔進行沖壓。
第三章、模具總體結構設計
由于本產(chǎn)品需要至少2付以上模具，對于畢業(yè)設計來說，工作量比較大，所以本設計中，只設計旋轉沖四周孔模。
模具總體結構如圖所示，利用轉盤和滑塊機構同時沖壓零件周邊的4 個均勻分布的孔該模具采用旋轉沖孔，凸模固定在下模，采用靠模板上下活動，帶動滑塊旋轉沖孔。上模采用螺桿中間加彈簧，起壓料作用。沖孔廢料由凹模下面的漏料孔逐步排出。
3.1.產(chǎn)品定位裝置
由于產(chǎn)品是旋轉沖孔模，所以在設計模具時要注意模具的結構，和一般沖孔模不一樣，同時還要考慮產(chǎn)品的定位，確?？孜缓屯庑蔚某叽缫恢拢_保產(chǎn)品合格。模具結構圖如下
圖3-1 模具結構示意圖
1. 限位釘 2. 模柄 3. 壓料板 4. 壓料桿 5. 壓環(huán) 6. 凹模 7. 滑動銷釘 8. 滑塊座 9. 下模座 10. 卸料螺釘 11. 頂塊 12. 墊塊 13. 傳動銷 14. 定位銷 15. 滑塊 16. 凸模 17. 靠模板 18. 彈簧 19. 螺桿 20. 上模座 21. 頂圈 22. 滾珠 23. 轉盤 24. 保持器 25. 頂桿 26. 托板 27. 彈簧 28. 手柄
?
3.2.出料裝置
上模采用彈性卸料板卸料，彈性卸料板由彈簧產(chǎn)生的彈性實現(xiàn)卸料，并穿過螺桿安裝在上模座上，下模由彈簧頂出頂圈彈性卸料。沖孔廢料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件在模具沖好后可以直接原路拿出。
3.3.模具結構設計?
以上圖紙所示為旋轉式側向沖孔模結構。該沖孔模利用轉盤和滑塊機構同時沖壓零件周邊的4 個均勻分布的孔。
靠模板17 上有長槽, 且中間部分有一定的斜度, 滑動銷釘7 插入斜槽內(nèi)，隨著上模的上下移動會帶動滑動銷釘7 左右旋轉。左右2 個滑動銷釘與轉盤23 連接, 并且可以帶動轉盤轉動。轉盤上下各有一個保持器24, 內(nèi)部有若干滾珠22，保證轉盤的順利轉動。轉盤上有均勻分布的4 條槽, 每條槽內(nèi)有一個傳動銷13, 傳動銷可以在槽內(nèi)自由移動。每個傳動銷分別和一個滑塊15 連接, 滑塊和滑塊座8組合, 滑塊座固定不動, 滑塊只可以作徑向運動。凸模16 和滑塊固定在一起, 隨著滑塊的徑向運動完成沖孔, 凹模6 固定在滑塊座8 上。模具設計有頂圈21, 外形輪廓和零件接近, 上面固定有定位銷14, 同凹模6 的外圓一起完成零件的精確定位。頂圈可以上下移動, 底部連接有2 顆卸料螺釘10 和2 個頂桿25。底部設置有頂塊11 和手柄28, 手柄的上下擺動可以通過卸料螺釘帶動頂圈的上下移動, 完成卸料。托板26 和彈簧27 通過頂桿25 在沖壓過程中維持頂圈平穩(wěn)地上、下運動, 同時輔助手柄完成卸料。
3.4.模具工作過程?
工作時, 首先將零件放在頂圈21 上, 以凹模6的外圓及定位銷14 定位。上模下行, 壓料桿4 壓住零件, 迫使頂圈21 下降避開凸模16 的側向刃口, 此時滑動銷釘7 處于靠模板17 的直槽中。上模繼續(xù)下行, 滑動銷釘隨靠模板斜槽部分的推動而帶動轉盤23 旋轉, 轉盤上開有4 條長槽, 轉盤轉動迫使傳動銷13 帶動4 個滑塊15 作徑向運動, 使固定在滑塊上的凸模16 完成沖側孔。上模上行, 滑動銷釘在靠模板槽中作反向運動, 迫使凸模退回原位。用手將手柄28 沿反向運動, 使卸料螺釘10 將頂圈21 退到原位, 卸下零件, 廢料從凹模6 的中心漏斗孔漏出。
?
第四章、模具零件的設計與計算
4.1.凸、凹模刃口尺寸的計算
4.1.1.凸、凹模間隙的選擇
凸、凹模間隙值的大小對沖壓制件質量、模具壽命、沖壓力的影響很大，是沖壓工藝與模具設計中的一個極其重要的工藝參數(shù)。根據(jù)零件材料及料厚，查文獻[8]表2-10，確定沖裁刃口始用雙面間隙值：Zmin=0.025 mm， Zmax=0.035 mm。按材料的性能、厚度，這里取Z=0.035-0.025=0.03mm。
4.1.2.凸、凹模刃口尺寸計算
沖壓制件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數(shù)值也必須靠模具的刃口尺寸來保證。因此，正確確定模具刃口尺寸極其公差，是設計沖模的主要任務之一。設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上。
間隙是影響模具壽命的各種因素中占最主要的一個。沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間的均有磨檫，而且間隙越小，磨檫越嚴重。在實際生產(chǎn)中受到制造誤差和裝配精度的限制，凸模不可能絕對垂直于凹模平面，而且間隙也不會絕對均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側面與材料間的磨檫減小，并緩減間隙不均勻的不利影響，從而提高模具的使用壽命。
沖裁間隙對斷面質量、模具壽命、沖裁力、斜料力、推件力、頂件力以及沖裁件尺寸精度的 影響規(guī)律均不相同。因此，并不存在一個絕對合理的間隙數(shù)值，能同時滿足斷面質量最佳，尺寸精度最佳，沖裁模具壽命最長，沖裁力、斜料力、推件力、頂件力最小等各個方面的要求。在沖壓的實際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質量和模具壽命這兩個方面的主要因素。但許多研究結果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質量的間隙數(shù)值和可以獲得較高的沖模壽命的間隙數(shù)值也是不一致的。一般說來，當對沖裁件斷面質量要求較高時，應選取較小的間隙值，而當對沖裁件的質量要求不是很高時，則應適當?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
沖裁件的質量主要是指斷面質量、尺寸精度、和形狀誤差。斷面應平直、光滑；圓角小；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等缺陷。零件表明應盡可能平整。尺寸應在圖樣規(guī)定的公差范圍內(nèi)。影響沖裁件質量的因素有：凸、凹模間隙值的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結構與制造精度，材料性能等，其中，間隙值的大小與分布的均勻性是主要因素。
沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標稱尺寸的差值（δ），差值越小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。
（1）沖孔凸、凹模刃口尺寸計算
由于該零件沖孔是腰孔，且產(chǎn)品材料厚度相對比較薄，為了保證凸、凹模之間的間隙值，同時為制造方便，凸、凹模采用分開加工的方法。具體可采用成形磨削加工刃口。
如圖4-1所示，其中未標注公差的尺寸，按IT12級取公差。
沖孔凸模尺寸： Bj1=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=1.58+0.5×0.04=1.60+0.02
Bj2=(Amin+XΔ)+ Δ/4
=2.475+0.5×0.05=2.5-0.02
沖孔凹模尺寸： Bh1=(Bj+2Z)- Δ/4
=1.6+2×0.03=1.66-0.02
Bh2=(Bj+2Z)- Δ/4
=2.5+2×0.03=2.56-0.02
② 孔心距??
????????????? （4-5）
式中 、—凸、凹?？仔木嗟臉朔Q尺寸（mm）；
???? —工件孔心距的標稱尺寸（mm）；
???? —工件孔心距的公差（mm）
則：1=2.6±0.01
孔到邊的距離
4.2.凸、凹模的設計
4.2.1.凸模的結構和固定形式
由于沖件的形狀和尺寸的不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦有所不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結構形式也就有很多種形式。一般沖裁凸模的形狀是由產(chǎn)品的形狀決定的，它可以采用直身結構也可采用加強型結構。主要的固定方式有：臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定以及粘結劑澆注法固定等。
本設計中采用用圓形和方形兩種形式的凸模，材料選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC56-60 必要時表面可進行滲氮處理。異形凸模可以采用慢走絲線切割加工或成形磨削加工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一種方法，可以獲得高尺寸精度、高表面加工質量]。凸模固定方式如CAD圖所示：凸模以過渡配合（K6）固緊在凸模固定板上，頂端側面用螺釘頂住，保證在工作時不被拉出，安全可靠。
4.2.2.凸模長度的確定
凸模工作部分的長度應根據(jù)模具的結構來確定。此模具結構本身就是超短凸模深孔沖裁，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩(wěn)。致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖件的質量及精度有所下降，嚴重時甚至會使凸模折斷。
根據(jù)模具設計結構形式，凸模的長度為
=?+???????????????????? （4-8）
式中，—凸模的長度（mm）；
????? —凸模固定板的厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t<1.5mm的板料時，取10～20mm；當t=1.0～5.0mm時，取12～18mm；這里取20 mm；
???? —附加長度（mm）。主要考慮凸模進入凹模的深度（對于沖裁凸模取1mm，對于壓彎凸模根據(jù)零件彎曲高度取5.2mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板的到凸模固定板間的安全距離（取20mm）
將各數(shù)據(jù)代入式（4-8）中得：
??? 沖裁凸模長度=20+15=35
4.2.3.凸模的強度計算
沖裁時凸模因承受了全部的壓力，所以它承受了相當大的壓應力。而在卸料時，又承受有拉應力。因此，在一次沖裁的過程中，其應力為拉伸和壓縮交變反復作用。在一般情況下，凸模的強度是足夠的，因此沒有必要作強度的校核[9]。但針對本產(chǎn)品特點，其中有的凸模斷面尺寸很小，因此必須對相應凸模的強度—包括凸模的最小斷面（危險斷面）的承壓能力和抗彎能力進行校核。
凸模承受能力的校核
對凸模最小斷面上的承受能力進行計算時，必須使沖裁力小于或等于危險斷面所允許的最大壓應力。而該模具中凸模刃口最小壁厚3.2mm，故凸模承受能力滿足要求。
（2）失穩(wěn)彎曲應力的校核
凸模在中心軸向壓力的作用下，保持穩(wěn)定（不產(chǎn)生彎曲）的最大長度與導向方式有關，由卸料板導向凸模最大允許長度按式（4-9）計算：
???????????? ??? （4-9）
式中，—凸模最大允許長度（mm）；
????? —凸模材料彈性模量，對于鋼材可??；
? —凸模或沖孔直徑（mm）；
? —沖件材料厚度（mm）；
? —沖件材料抗剪強度（），這里對于20#普通鋼板380
現(xiàn)今對最小凸模進行校核計算，將各數(shù)據(jù)代入式（4-9）中得：l=7.38
所以大于凸模長度，故滿足要求。顯然，其它凸模也滿足彎曲校核要求。
4.2.4.凹模結構形式設計
凹模在設計中采用整體加工而成，為了便于設計、制造、維修。凹模材料與凸模相同，選用Cr12MoV鋼，淬火硬度HRC58-62。如圖所示，為沖裁凹模刃壁形式，適用于沖裁模。一般可以使用電火花穿孔加工凹模。
4.2.5.凹模結構尺寸的確定
凹模設計應考慮的事項是關于凹模強度、制造方法及其加工精度等。特別是凹?？椎某叽纾趯嵱蒙鲜呛椭萍叽缫黄饋砜紤]的。它關系到制件質量的好壞，因此對其加工表面質量亦必須予以充分的考慮。
凹模的厚度和外形尺寸，對于其承受的沖裁力，必須具有不引起破損和變形的足夠強度。沖裁時，凹模承受沖裁力和水平方向的作用，由于凹模的結構形式不一，受力狀態(tài)又比較復雜，特別是對于復雜形狀的沖件，其凹模的強度計算就相當?shù)膹碗s。因而，在目前一般的生產(chǎn)實際情況下，通常都是根據(jù)沖裁件的輪廓尺寸和板料厚度、沖裁力的大小等來進行概略的估算及經(jīng)驗修正。結構尺寸計算如下：
（1）凹模外形尺寸 ，由于產(chǎn)品在沖孔時以平板外形做定位，所以沖孔凹模尺寸即為產(chǎn)品內(nèi)擋尺寸。
（2）凹模厚度：凹模厚度h根據(jù)沖裁力F按文獻[10]圖14-15選擇。
先算沖裁力：
?? ??????????????????????????????（4-10）
式中，L— 沖孔周邊長度（mm）；
t— 材料厚度（mm），t=0.8mm；
t— 材料抗剪強度（MPa），τ=380MPa；
K— 系數(shù)。考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。
算得整個沖壓工序中沖裁周邊長度L=6.82mm，代入式（4-10）得：
F=1.3×6.82×380×0.8×4≈10.78KN
由文獻[10]圖14-15中取凹模厚度h=5-10mm。
（3） 刃壁高度
垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列規(guī)則計算[10]：
沖件料厚t≤3 mm，h0=3 mm；
沖件料厚t>3 mm，h0=t；
由于側沖，壁厚也比較薄，所以就沒必要加工廢料孔，也無法加工。
4.3.模板的設計
標準的沖孔模模板包括：卸料板、固定板、凹模、墊板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、凹模板是關鍵的三塊模板，也是模具中不可少的。該模具中固定板起著固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、壓料同時還具有一定的導向作用；凹模板前面已經(jīng)提到，充當凹模刃口。各零件尺寸見CAD圖紙。
4.4.卸料彈簧的選用
先算卸料力，查文獻[8]表2-15得卸料力系數(shù)，則：
F卸=K卸F=0.02×11.78=0.24KN
根據(jù)模具的結構初定1根彈簧，彈簧的卸料力為：0.24KN，選用直徑19的彈簧，能滿足卸料力的要求。
第五章、沖壓設備的選用
根據(jù)所要完成的沖壓工藝性質、生產(chǎn)批量的大小、沖壓件的幾何尺寸和精度要求來選定設備類型。開式曲柄壓力機雖然剛度差，但它成本低，且有三個方向可以操作的優(yōu)點，故廣泛應用于中小型沖裁件、彎曲件、拉深件的生產(chǎn)中。
閉式曲柄壓力機剛度好、精度高，只能靠兩個方向操作，適用于大中型件的生產(chǎn)。
雙動曲柄壓力機有兩個滑塊，壓邊可靠易調(diào)，適用于較復雜的大中型拉深件的生產(chǎn)。
綜合考慮，采用開式曲柄壓力機。
5.1.沖壓力的計算
該沖孔模采用彈性卸料和下出料方式。
由4.2節(jié)及4.4節(jié)計算知：；F=10.78KN，
計算推件力，查文獻[8]表2-15得推件力系數(shù)，則：
????????????????????? （5-1）
所以，F(xiàn)總=10.78+10.78×0.02+10.78×0.05=10.86KN
所選壓力機的公稱壓力必須大于。
5.2.選擇壓力機
根據(jù)上述沖壓力的計算，初步選用型號為JH21-100開式雙柱可傾壓力機。該型號壓力機主要技術規(guī)格如下[8]：
公稱壓力 1000KN;
滑塊行程 120mm;
行程次數(shù) 75次/秒
最大閉合高度 400mm;
最大裝模高度 315mm;
連桿調(diào)節(jié)量 85mm;
工作臺尺寸（前后mm左右mm）;600×1000
墊板尺寸（厚度mm孔徑mm）;100×200
模柄孔尺寸（直徑mm深度mm）;φ60×80
最大傾斜角 25°
由圖紙計算知：模具閉合高度334mm
故，所選壓力機裝模高度與模具閉合高度滿足下式
，模具高度在此范圍內(nèi)，可以選用這個壓力機調(diào)試模具。
第六章、壓力中心的計算
沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致，沖壓時會產(chǎn)生偏載，導致模具以及滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的壽命。因此，設計時應該正確算出沖裁時的壓力中心，并使壓力中心和模柄軸心線重合；由于該產(chǎn)品形狀規(guī)則，4個孔均勻分布，所以模具的壓力中心即為模具中心。
第七章、總結及模具設計注意事項
設計是源頭，設計雖然只占模具成本的10%左右，卻決定了整個模具成本的70%～80%。所以，作者在設計時詳盡地考慮了模具結構，考慮提高生產(chǎn)率，如何方便維修。但是，又不能完全依賴于設計，在實際生產(chǎn)中要具體問題具體分析，根據(jù)實際狀況進行模具調(diào)整也是必需的。在生產(chǎn)中模具的維修、保養(yǎng)也是很重要的。在模具維修時，應該多注意細節(jié)，找出根本原因，針對其維修。在拆裝模具時，要認真仔細，以防損傷模具。定期的維護、保養(yǎng)也可以大大提高模具壽命。
在模具設計過程中，需要注意以下幾點：
( 1) 設計時要計算好靠模板17 上長槽中斜槽部分的角度及長度, 以保證靠模板到上死點時凸模16能離開頂圈2~ 3mm, 靠模板到下死點時, 凸模又能進入凹模1~ 2mm。
( 2) 安裝過程中, 應保證滑動銷釘7 在靠模板17的斜槽內(nèi)能順利滑動, 避免沖壓過程中, 出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象。轉盤23 與保持器24 之間應注意潤滑。
( 3) 沖壓時托板26 要上下運動, 所以托板上的卸料孔應設計成上大下小, 同時下模座上的廢料孔直徑要大于托板廢料孔下端的直徑, 保證廢料能順利落下。
從整個設計過程來看，該模具結構簡單、緊湊, 設計合理, 操作方便, 滿足了零件上4 個孔的位置和尺寸精度的要求, 同時也滿足了生產(chǎn)的要求。實踐表明, 使用該模具, 產(chǎn)品的生產(chǎn)效率大大提高, 降低了生產(chǎn)成本，滿足了生產(chǎn)廠家的需求。而且該設計思路可擴展推廣到其它類似零件的產(chǎn)品模具設計中。當然，由于作者知識水平有限，對實踐的缺乏，當中不乏有不足之處，還有待在以后的工作實踐當中不斷地完善和創(chuàng)新！
致 謝
本次設計是在指導老師的悉心指導下完成的，其間得到了老師的指導。導師敏銳的學術思想，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，認真的工作作風使學生受益非淺。值此成文之際，特向老師致以忠心的感謝和誠摯的敬意。
作者在設計過程當中，得到同窗好友的支持以及在AutoCAD2004軟件應用、參考資料提供等方面的具體性指導和幫助，在此作者向他們表示深深的謝意。非常感謝他們同我一起學習和生活，在美麗的昌航留下我們真摯的友誼。
特別感謝我的父母，是他們對我的支持和無私的奉獻，使得我能夠順利完成學業(yè)。
最后，謹以此文獻給所有關心和幫助過我的人們！
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