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XXXX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
題 目:支撐座沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)
年級(jí)、 專業(yè):
姓 名:
學(xué) 號(hào):
指 導(dǎo) 教 師:
完 成 時(shí) 間:
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) 支撐座沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2016 年 5 月 07 日
目 錄
摘 要 5
第１章、緒論 7
1.1.課題來源和研究意義 7
1.2.國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析 7
1.3.本課題研究的主要內(nèi)容 8
1.4.本章小結(jié) 8
第2章、支撐座加工工藝綜合分析 9
2.1.支撐座加工工藝要求 9
2.2.零件圖分析 9
2.3.沖壓工藝性審查 10
2.4.沖壓件經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性分析 10
2.5.工藝方案的確定 10
2.6.本章小結(jié) 11
第3章、級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì) 12
3.1.沖壓件的工藝分析 12
3.1.1.彎曲件回彈值的計(jì)算 12
3.2.排樣 12
3.3.計(jì)算沖壓力（根據(jù)工步計(jì)算沖壓力） 14
3.3.1.切側(cè)刃力 14
3.3.2.切側(cè)刃力 14
3.3.3.沖導(dǎo)正孔力 14
3.3.4.沖大小孔力 14
3.3.5.沖廢料力 14
3.3.6.彎曲力的計(jì)算 14
3.3.7.切廢料力 15
3.3.8.切斷力 15
3.3.9.卸料力 15
3.3.10.頂件力 15
3.4.確定模具壓力中心 15
3.5.計(jì)算凸、凹模刃口尺寸 17
3.5.1.沖孔凸、凹模刃口計(jì)算 17
3.5.2.落料凸、凹模刃口計(jì)算 17
3.5.3.彎曲工作部分尺寸計(jì)算 20
3.6.凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21
3.7.模具總體設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì) 24
3.7.1.模具總休裝配設(shè)計(jì) 24
3.7.2.模柄設(shè)計(jì) 25
3.7.3.模架設(shè)計(jì) 25
3.7.4.墊板設(shè)計(jì) 25
3.7.5.凸模固定板設(shè)計(jì) 26
3.7.6.卸料板設(shè)計(jì) 26
3.7.7.模具的閉合高度 26
3.8.沖壓設(shè)備的選擇 27
3.8.1.公稱壓力計(jì)算與選擇 27
3.8.2.行程次數(shù) 27
3.8.3.滑塊行程（S） 27
3.8.4.模具閉合高度 28
3.8.5.工作臺(tái)面尺寸 28
3.8.6.模柄孔尺寸 28
3.9.模具的裝配 29
3.10.本章小結(jié) 29
結(jié) 論 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
摘 要
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在模具專業(yè)理論教學(xué)之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次總檢驗(yàn)，是走向工作崗位前的一次實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。其目的是，綜合運(yùn)用所學(xué)課程的理論和實(shí)踐知識(shí),設(shè)計(jì)一副完整的模具訓(xùn)練、培養(yǎng)和提高自己的工作能力。鞏固和擴(kuò)充模具專業(yè)課程所學(xué)內(nèi)容，掌握模具設(shè)計(jì)與制造的方法、步驟和相關(guān)技術(shù)規(guī)范。熟練查閱相關(guān)技術(shù)資料。掌握模具設(shè)計(jì)與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計(jì)算、加工設(shè)備選定、制造工藝、收集和查閱設(shè)計(jì)資料，繪圖及編寫設(shè)計(jì)技術(shù)文件等。
本設(shè)計(jì)主要對(duì)支撐座沖壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)合公司實(shí)際生產(chǎn)要求和產(chǎn)品的特點(diǎn)，在廠原有的設(shè)計(jì)上，對(duì)模具進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)對(duì)支撐座加工工藝進(jìn)行了分析，得出了最佳加工方案，在充分保證零件質(zhì)量與精度的前提下，選擇高生產(chǎn)率的加工工藝，降低生產(chǎn)成本，從而有效地節(jié)約了材料。本設(shè)計(jì)中使用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行了輔助設(shè)計(jì)，在保證高精度的同時(shí)簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使設(shè)計(jì)更為便捷。
該支撐座從坯料到完全成形，以前是使用兩套模具：沖孔落料復(fù)合模與彎曲模。所設(shè)計(jì)的兩套模具較為典型，也具有一定的代表性。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)是多道工序的結(jié)合以及對(duì)凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懥慵馁|(zhì)量。
關(guān)鍵詞 沖壓模具；級(jí)進(jìn)模；輔助設(shè)計(jì)；模具結(jié)構(gòu)
Summary：
Graduation is a practical teaching after teaching the theory of professional mold. Is the knowledge of the lump-sum test, is a combat exercise to work before. Its purpose is the integrated use of theoretical and practical knowledge of the course of study, a complete mold design training, culture and improve their ability to work. Consolidation and expansion of mold professional courses what they learn, master mold design and manufacturing methods, procedures and relevant technical specifications. Skilled access to relevant technical information. Master mold design and manufacturing of basic skills, such as parts of the process analysis, mold technology demonstration program, process calculation, the selected processing equipment, manufacturing processes, and access to design data collection, preparation of design drawings and technical documents.
The design of the main support base for stamping die design. Combined with the actual production requirements and characteristics of the product in the original plant design, mold design has been improved. The design of the support base process were analyzed and the optimum processing scheme, fully guaranteed under the premise of parts quality and accuracy, choose processing high productivity, reduce production costs, thereby effectively saving material. The design used in computer-aided design software has been, to ensure accuracy while simplifying the traditional tedious calculations to make the design more convenient.
The support base to fully formed from the blank, before the use of two sets of molds: Punching Compound Die Blanking and bending die. Designed two sets of molds are more typical, but also has some representation. The design of the important and difficult is the combination of multi-channel processes and convex, calculate the size of the die edge, as it will directly affect the quality of parts.
Keywords stamping die; progressive die; aided design; mold structure
第１章、緒論
1.1.課題來源和研究意義
本設(shè)計(jì)題目由實(shí)習(xí)單位提供，經(jīng)系指導(dǎo)老師審核通過的。本設(shè)計(jì)題目涉及的主要內(nèi)容是對(duì)沖壓模的設(shè)計(jì), 研究目的是在廠原有的基礎(chǔ)上，對(duì)模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)量與效益。
在二十世紀(jì)中期甚至更早,國外就已經(jīng)出現(xiàn)很多對(duì)模具及模具工業(yè)的高度評(píng)價(jià)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(jìn)社會(huì)繁榮富強(qiáng)的原動(dòng)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(jì)未,中國人才開始認(rèn)識(shí)到其極端重要性,作出了科學(xué)的評(píng)價(jià):“模具工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)之母”(中國)。
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(dá)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(dá)到70億美元。然而,產(chǎn)值并不等同于技術(shù)質(zhì)量。雖然我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與發(fā)展經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。而技術(shù)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(jìn)口模具約為11.2億美元,2003年就進(jìn)口了近13.7億的模具,這還未包括隨設(shè)備和生產(chǎn)線作為附件帶進(jìn)來的模具。這表示中國大陸模具業(yè)的發(fā)展?jié)摿θ匀缓芫薮蟆＿@就是這次研究的意義。
1.2.國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
在世界上大多數(shù)國家和地區(qū)，模具及模具工業(yè)早已成為了一個(gè)行業(yè)，有專門的行業(yè)組織機(jī)構(gòu)指導(dǎo)和推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展。比如日本有“型技術(shù)協(xié)會(huì)”，臺(tái)灣地區(qū)有“臺(tái)灣模具工業(yè)同業(yè)公會(huì)”，我國有“中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)”，各省市均有其分會(huì)。模具行業(yè)已成為一個(gè)大行業(yè)，僅我國的模具企業(yè)已達(dá)到了數(shù)萬家之多。
我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個(gè)自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。華中工學(xué)院和北京模具廠等在1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個(gè)沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。21世紀(jì)開始，CAD/CAM技術(shù)逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)，其中部分骨干重點(diǎn)企業(yè)還具備各CAE能力。
1.3.本課題研究的主要內(nèi)容
1.支撐座沖裁工藝方案；
2.支撐座模具總體方案設(shè)計(jì)；
3.模具各零件尺寸計(jì)算；
4.模具總裝配圖與零件圖繪制。
1.4.本章小結(jié)
本章從國內(nèi)外當(dāng)今模具的發(fā)展?fàn)顩r這個(gè)角度介紹了課題的研究意義，在此基礎(chǔ)上提出課題設(shè)計(jì)的任務(wù)。
第2章、支撐座加工工藝綜合分析
2.1.支撐座加工工藝要求
支撐座零件圖如圖2-1所示，材料為Q235鋼，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，材料厚度＝2.0mm，已知年產(chǎn)量為大批量生產(chǎn)。要求表面無劃痕、孔不允許嚴(yán)重變形、沖口無毛刺、彎曲無裂紋。設(shè)計(jì)其沖壓模，確定沖壓工藝方案。（Q235鋼材質(zhì)抗拉強(qiáng)度約是380-470MPa，抗剪強(qiáng)度約是310-380MPa，具有良好的塑性，其沖裁、成形加工性較好。）
圖2-1 支撐座零件圖
2.2.零件圖分析
該件為帶孔的圓孔和彎曲的產(chǎn)品，尺寸精度要求不高，由沖裁和彎曲即可成形。沖壓難點(diǎn)在于多道工序在一副模具里實(shí)現(xiàn)，即采用連續(xù)沖壓的方法，同時(shí)要保證產(chǎn)品不能變形。最好是采用中間載體來設(shè)計(jì)模具，兩件同時(shí)沖，中間連接部分做載體，最后切斷，成兩個(gè)產(chǎn)品，可以提高生產(chǎn)效率。
2.3.沖壓工藝性審查
在分析沖壓工藝性的基礎(chǔ)上，其審查內(nèi)容見下表所示：
表2-1 沖壓工藝性審查表
工藝性項(xiàng)目
沖壓件工藝性狀
工藝性允許值
工藝性評(píng)價(jià)
沖裁工藝性
1.形狀
落料
沖孔圓孔3.2, 4,
3.孔邊距
對(duì)3.2,4,
1.5t=3
最小孔邊距8.2-5.5-2=0.7
t=2.0
4. 精度
外形IT12
孔直徑是IT8
IT14
彎曲工藝性
1.形狀
單邊彎曲，不對(duì)稱
2.彎曲半徑
R1
3.直邊高度
自然尺寸
4.孔邊距
距3.2孔邊7-4-1.6=1.4
2t=3.0
5.精度
IT14
由以上分析可知，該零件的孔邊到外形的距離太小，要實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品，沖孔工序和落料工序要分開沖裁，采用單工序模具或者級(jí)進(jìn)模，工序分開沖，工藝性較好，可以沖壓加工。
2.4.沖壓件經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性分析
沖壓是該件最好的加工方法。由于批量較大，為提高生產(chǎn)率，宜采用復(fù)雜一點(diǎn)的組合工序?！?
2.5.工藝方案的確定
方案一：首先整體落料，再?zèng)_孔，最后進(jìn)行彎曲；
方案二：落料，彎曲，最后進(jìn)行沖孔；
方案三：落料沖孔復(fù)合，最后進(jìn)行彎曲。
方案四：沖側(cè)刃，沖孔，切廢料，彎曲，最后切斷，產(chǎn)品掉下。
上述三方案的綜合比較見下表：
表2-2 沖壓工藝方案比較表
項(xiàng) 目
方案一，二
方案三
方案四
模具數(shù)量
三套
二套
一套
制件質(zhì)量
有回彈，可控制
有回彈，不易控制
形狀尺寸精度較好，有回彈，可控制
生產(chǎn)率
較低
較高
較高
模具壽命
結(jié)構(gòu)簡單，壽命不長
結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)效率高，比較合理
根據(jù)上表比較，選定方案四。由于沖壓件彎曲尺寸精度均為IT14，方案四回彈可控制，對(duì)其影響不大。同時(shí)，采用這樣的方案，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)也很好地保證沖孔與外形尺寸精度。
2.6.本章小結(jié)
本章分析了支撐座整體加工工藝性，對(duì)其工藝性進(jìn)行審查，并對(duì)沖壓件進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性與先進(jìn)性分析，最后確定工藝方案。
第3章、級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)
3.1.沖壓件的工藝分析
該產(chǎn)品落料，沖孔，彎曲等工序結(jié)合，結(jié)構(gòu)較為簡單，整個(gè)形狀由直線與圓弧組成。由零件圖可知，該件的經(jīng)濟(jì)精度為IT14，符合沖裁精度要求，精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，一次沖壓成形。其尺寸要求、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求。
材料為Q235。該工件的彎曲內(nèi)圓角半徑為2.0mm，小于最小彎曲半徑rmin=0.5t=0.5×2.0=1.0mm，故該工件形狀、尺寸、精度在計(jì)算展開尺寸時(shí)按小R角公式計(jì)算。
3.1.1.彎曲件回彈值的計(jì)算
（1） 時(shí)屬于小變形程度，而時(shí)屬于大變形程度。
此零件的r/t=1/2=0.5，屬于大變形程度，圓角半徑回彈小，不必計(jì)算，只計(jì)算凸模角度。因?yàn)椋晌墨I(xiàn)[3，表5-1]得到：
計(jì)算凸模的中心角：
(3-1)
其中
凸模的圓角部分的中心角，（）；
工件的中心角，（）。
（2） 工件回彈問題的解決：當(dāng)工件精度要求不高或校正彎曲時(shí)，生產(chǎn)中常采取調(diào)整凸、凹模間隙的方法解決工件回彈問題。
3.2.排樣
根據(jù)產(chǎn)品形狀，彎曲R角和材料厚度的比例大于0.5，所以無法按小R角計(jì)算公式計(jì)算，只能根據(jù)材料中性層不變的原則計(jì)算展開尺寸：
L=a+b+0.4t，其中a=10-2=8，b=8.2-2=6.2，所以L=8+6.2+0.4×2=15，本次課題展開尺寸按24.2計(jì)算和設(shè)計(jì)模具，展開圖如下：
此尺寸還需要經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)來調(diào)節(jié)，結(jié)合產(chǎn)品形狀和模具結(jié)構(gòu)情況，決定采用直排的排樣方案,如下圖3-1所示：
圖3-1 排 樣 圖
由文獻(xiàn)[3，表3-13]可知：搭邊值a1=2.0mm，a=2.2mm。
中間搭邊載體尺寸為2+2=4mm，沖壓件面積為172.1372mm2,
條料寬度b=15+15+2+2+2.2+2.2=38.4mm，進(jìn)距h=16+2+2=20mm，所以一個(gè)進(jìn)距的材料利用率為：
2×172.1372÷38.4÷20×100%=44.827% （3-1）
3.3.計(jì)算沖壓力（根據(jù)工步計(jì)算沖壓力）
3.3.1.切側(cè)刃力
P1=Lt= (22.2+3.143+1+1+12)2.0380=21.143KN
3.3.2.切側(cè)刃力
P2=Lt= (22.2+3.143+1+1+12)2.0380=21.143KN
3.3.3.沖導(dǎo)正孔力
P3＝Lt= (3.144)2.0380=9.55KN
3.3.4.沖大小孔力
P4＝Lt=（23.144+43.143.2)2.0380=49.637KN
3.3.5.沖廢料力
P5＝Lt=2 (5+12+5)2.0380=33.44KN
3.3.6.彎曲力的計(jì)算
（1）彎曲力
P6=cLt=0.8（8+8）2.0470=12.032KN
式中
P—彎曲力
c--系數(shù)，取0.5-0.8
L--彎曲件長度（mm）
t--板料厚度（mm）
--材料抗拉強(qiáng)度（MPa）
3.3.7.切廢料力
P7＝Lt=(4+18+4+18)2.0380=33.44KN
3.3.8.切斷力
P8＝Lt=(7+7+7+7)2.0380=21.28KN
3.3.9.卸料力
Pr=KrP1
由文獻(xiàn)[3，表3-11]：取Kr＝0.04,故
Pr＝0.04×（21.143+21.143+9.55+49.637+33.44+12.032+33.44+21.28）＝8.066KN
3.3.10.頂件力
由文獻(xiàn)[3，表3-11]，取Kp＝0.045，故
PtKp=0.045×（21.143+21.143+9.55+49.637+33.44+12.032+33.44+21.28）=9.075KN
總沖壓力
P0＝P1＋P2＋P3＋P4＋P5＋P6＋P7＋P8＋Pr＋Pt＝218.806KN
初步選擇400 KN沖床。
3.4.確定模具壓力中心
圖3-2 沖裁力分析圖
以中間圓圓心為原點(diǎn)，建立如上圖3－2所示坐標(biāo)系XOY。
采用解析法求壓力中心，求YG，XG
F1——沖側(cè)刃力 F1=Ltσb，得F1=21.143KN
F2——沖側(cè)刃力 F2=Ltσb，得F2=21.143KN
F3——沖導(dǎo)正孔力 F3=Ltσb，得F3=9.55KN
F4——沖小孔力 F4=Ltσb，得F4=49.637KN
F5——沖廢料力 F5=Ltσb，得F5=33.44KN
F6——彎曲力 F6= cLt，得F6=12.032KN
F7——沖廢料力 F7=Ltσb，得F7=33.44KN
F8——切斷力 F8=Ltσb， 得F8=21.28KN
Y1——F1到X軸的力臂 Y1=19.2
X1——F1到Y(jié)軸的力臂 X1=70
Y2——F2到X軸的力臂 Y2=-19.2
X2——F2到Y(jié)軸的力臂 X2=70
Y3——F3到X軸的力臂 Y3=0
X3——F3到Y(jié)軸的力臂 X3=70
Y4——F4到X軸的力臂 Y4=0
X4——F4到Y(jié)軸的力臂 X4=40
Y5——F5到X軸的力臂 Y5=0
X5——F5到Y(jié)軸的力臂 X5=10
Y6——F6到X軸的力臂 Y6=0
X6——F6到Y(jié)軸的力臂 X6=-20
Y7——F7到X軸的力臂 Y7=0
X7——F7到Y(jié)軸的力臂 X7=-40
Y8——F8到X軸的力臂 Y8=0
X8——F8到Y(jié)軸的力臂 X8=-70
根據(jù)合力距定理：
YG=（Y1F1+ Y2F2+ Y3F3......）/（F1+ F2+ F3……）
XG=（X1F1+ X2F2+ X3F3…..）/（F1+ F2+ F3……）
YG——F沖壓力到X軸的力臂；YG=0
XG——F沖壓力到Y(jié)軸的力臂；XG=9.3093
所以本次設(shè)計(jì)的模具壓力中心為（9.3093，0）。
3.5.計(jì)算凸、凹模刃口尺寸
3.5.1.沖孔凸、凹模刃口計(jì)算
對(duì)沖孔采用凸、凹模分開的加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
沖Φ3.2mm，Φ4mm孔，由文獻(xiàn)[3，表3-5]可知：Zmin=0.10，Zmax =0.22，
Zmax－Zmin=0.22－0.10＝0.12mm
由文獻(xiàn)[3，表3-7]得凸凹模制造公差：=0.02mm, =0.03mm
校核： Zmax-Zmin＝0.06mm ，+=0.05mm
滿足Zmax-Zmin ≧+的條件。
由文獻(xiàn)[3，表3-8]得因數(shù)x=0.5，則
dp=（3.15+0.5×0.1)=3.2
dp=（3.95+0.5×0.1)=4.0
沖孔凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配做，保證雙邊間隙為(0.22+0.10)/2=0.16mm，具體零件尺寸看零件圖。
3.5.2.落料凸、凹模刃口計(jì)算
凸、凹模刃口尺寸計(jì)算原則
設(shè)計(jì)落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準(zhǔn)，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(gè)。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(yán)重。在實(shí)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(duì)垂直于凹模平面，而且間隙也不會(huì)絕對(duì)均勻分布，合理的間隙均可使凸模、凹模側(cè)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(duì)沖裁力的影響：
雖然沖裁力隨沖裁間隙的增大有一定程度的降低，但是當(dāng)單邊間隙介于材料厚度 5%~20%范圍時(shí)，沖裁力的降低并不明顯（僅降低5%~10%左右）。因此，在正常情況下，間隙對(duì)沖裁力的影響不大。
沖裁間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響：
間隙對(duì)斜料力、推件力、頂件力的影響較為顯著。間隙增大后，從凸模上斜、從凸模孔口中推出或頂出零件都將省力。一般當(dāng)單邊間隙增大到材料厚度的15%~25%左右時(shí)斜料力幾乎減到零。
沖裁間隙對(duì)尺寸精度的影響：
間隙對(duì)沖裁件尺寸精度的影響的規(guī)律，對(duì)于沖孔和落料是不同的，并且與材料軋制的纖維方向有關(guān)。
通過以上分析可以看出，沖裁間隙對(duì)斷面質(zhì)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(gè)絕對(duì)合理的間隙數(shù)值，能同時(shí)滿足斷面質(zhì)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(gè)方面的要求。在沖壓的實(shí)際生產(chǎn)過程中，間隙的選用主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命這兩個(gè)方面的主要因素。但許多研究結(jié)果表明，能夠保證良好的沖裁件斷面質(zhì)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(dāng)對(duì)沖裁件斷面質(zhì)量要求較高時(shí)，應(yīng)選取較小的間隙值，而當(dāng)對(duì)沖裁件的質(zhì)量要求不是很高時(shí)，則應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟箝g隙值以利于提高沖模的使用壽命。
根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)取接近或等于零件的最小極限尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t取接近或等于沖孔件的最大極限尺寸。按沖件精度和模具可能磨損程度，凸、凹模磨損留量在公差范圍內(nèi)的0.5-1.0之間。磨損量用xΔ表示，其中Δ為沖件的公差值，x為磨損系數(shù)，其值在0.5-1.0之間，與沖件制造精度有關(guān)，可按下列關(guān)系選?。毫慵菼T10以上 X=1; 零件精度IT11- IT13 X=0.75; 零件精度IT14 X=0.5 。
不管落料還是沖孔，沖裁間隙一律采用最小合理間隙值（Zmin）。選擇模具制造公差時(shí)，一般沖模精度較零件高3-4級(jí)。對(duì)于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6- IT7級(jí)選取；對(duì)于形狀復(fù)雜的刃口尺寸制造偏差可按零件相應(yīng)部位公差值的1/4來選??；對(duì)于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取沖件相應(yīng)部位公差值的1/8并冠以（±）；若零件沒有標(biāo)注公差，則可按IT14級(jí)取值。
零件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注單向公差，即：落料件上偏差為零，只標(biāo)注下偏差；沖孔件下偏差為零，只標(biāo)注上偏差。如果零件公差是依雙向偏差標(biāo)注的，則應(yīng)換算成單向標(biāo)注。磨損后無變化的尺寸除外。
對(duì)外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合的加工方法。其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口尺寸有的增大，有的減小。
增大尺寸有：12，20，34，4，7.4，R3它在沖孔凸模上相當(dāng)于落料凹模尺寸，故按一般落料凹尺寸公式計(jì)算。
由文獻(xiàn)[3，表3-8]得因數(shù)x為：對(duì)12，20，34，4，7.4，R3，△0.50時(shí)，所以有
12d=(12.15-0.5×0.3) =12
3d=(3.05-0.5×0.1) =3
20d=(20.2-0.5×0.4) =20
34d=(34.2-0.5×0.4) =34
7.4d=(7.5-0.5×0.2) =7.4
4d=(4.05-0.5×0.1) =4
由文獻(xiàn)[3，表3-5]得Zmin＝0.10mm，凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配做，保證雙邊間隙為(0.22 +0.10)/2=0.16mm，具體零件尺寸看零件圖。
3.5.3.彎曲工作部分尺寸計(jì)算
（1）凸模圓角半徑
由于此件圓角半徑（r=1.0mm）較小，根據(jù)零件要求，凸模圓角半徑可取R=1.0。
（2）凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過小，以免增加彎曲力，擦傷工件表面。此工件單邊彎曲，屬于不對(duì)稱件，為方便模具設(shè)計(jì)，保證模具壽命，采用對(duì)稱兩件設(shè)計(jì)，凹模圓角半徑應(yīng)取大小一致。凹模圓角半徑一般按材料厚度t來選取。本設(shè)計(jì)中取1.0t=R2，同時(shí)工件屬于L形件，或者說是V形件，為防止在沖壓過程中，模具收力不均勻現(xiàn)象，需要用一模兩件的方法，最后切斷，中間部分做載體。
（3）凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將決定板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平直度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定的影響。一般情況下，凹模工作部分深度可查相關(guān)設(shè)計(jì)資料即能滿足彎曲件的要求。
（4）凸、凹模間隙
彎曲模的凸凹模間隙是指單邊間隙Z。間隙越小，則彎曲力越大，間隙過小，會(huì)使制件邊部厚變薄，降低凹模壽命。間隙過大，則回彈大，降低制件精度。凸、凹模間隙Z可按下式計(jì)算
Z＝t+Ct
式中 Z彎曲模凸、凹模單邊間隙；
t材料厚度（基本尺寸）；
C間隙系數(shù)；
由文獻(xiàn)[3，表5-11]得C＝0.02
所以 Z＝2.0＋0.02×2＝2.04mm
3.6.凸模、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但從單獨(dú)的各個(gè)工序分開看，模具就簡單多了，首先，就切側(cè)刃和沖孔，切廢料，就類似沖孔模，由于需要卸料板壓住材料，才能繼續(xù)沖壓，所以沖頭和切側(cè)刃的沖頭都可以設(shè)計(jì)成直柱的形塊。尺寸標(biāo)注如下圖3-3所示。
圖3-3 切斷凸模零件圖
圖3-4 沖圓孔凸模零件圖
圖3-5 切側(cè)刃凸模零件圖
凹模的刃口形式，考慮到生產(chǎn)批量較大，所以采用刃口強(qiáng)度較高的凹模，如圖3-4所示的刃口形式。凹模的外形尺寸，由文獻(xiàn)[3，式4-7，式4-8]計(jì)算：H＝kb=0.22×152=33.44mm，取H＝35mm，C=1-1.5H=35-52.5mm，由于產(chǎn)品向下彎曲，產(chǎn)品彎曲的高度為6.2，凹模加工槽，對(duì)凹模沒有影響，尺寸標(biāo)注如下圖所示：最后切斷后產(chǎn)品通過條料送料時(shí)頂出模具，從模具斜面上滑下。
圖3-4 凹模零件圖
本模具為連續(xù)沖壓模，因此除沖孔凸模和凹模外，還會(huì)有彎曲凸模。凸模是本模具中的關(guān)鍵零件。
圖3-5 彎曲凸模零件圖
凸模結(jié)構(gòu)如圖所示，通過過盈配合固定在凸模固定板上。由于彎曲件圓角半徑較小，所以凸模過渡圓角半徑取R1.5，符合生產(chǎn)實(shí)際要求。
凸模的材料選用與凹模材料相同，為Cr12MoV，工作部分熱處理淬硬58 HRC ~62HRC。
3.7.模具總體設(shè)計(jì)及主要零部件設(shè)計(jì)
3.7.1.模具總休裝配設(shè)計(jì)
該連續(xù)模將凹模安裝在下模，沖頭固定在固定板利，安裝在上模上，為典型的正裝結(jié)構(gòu)。
兩個(gè)導(dǎo)料板控制條料送進(jìn)的導(dǎo)向，定位銷和側(cè)刃距離控制送料的進(jìn)距。卸料采用彈性卸料裝置，彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性橡膠組成。沖制的工件在最后的切斷工序后自動(dòng)脫落模具，從模具上掉下。沖孔的廢料可通過凹模的內(nèi)孔從沖床臺(tái)面孔漏下。
滑塊帶動(dòng)上模回升時(shí)，卸料裝置將箍在凸模上的條料卸下，推件裝置將卡在凹模之間的沖件頂出凹模面，送料裝置繼續(xù)往前送料，這樣，一個(gè)沖次就已經(jīng)完成。
3.7.2.模柄設(shè)計(jì)
模柄的作用是固定上模座于壓力機(jī)滑塊上時(shí)使模具的壓力中心與壓力機(jī)的壓力中心保證一致。模柄的長度不得大于壓力機(jī)滑塊里模柄孔的深度，模柄直徑應(yīng)與模柄孔一致。本模具選用凸緣模柄，由鏍釘將模柄與上模座連在一起。根據(jù)所選擇的沖床為J23-40，由文獻(xiàn)[2，表1.4-22]得，模柄孔尺寸為4060，由文獻(xiàn)[2，表5.2-26]得：選用通用模柄＝40mm。
則模柄 A4060 JB/T 7646.6-1994，材料為45#，技術(shù)條件按JB/T 7653-1994的規(guī)定。
3.7.3.模架設(shè)計(jì)
本模具選用中等精度，中、小尺寸沖壓件的對(duì)角導(dǎo)柱模架、兩導(dǎo)柱和導(dǎo)套分別裝在上、下模座對(duì)角位置，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域。送料及操作方便，縱向，橫向送料。主要適用于一般精度要求的沖模，不宜用于大型模具，因有彎曲，上模座在導(dǎo)柱上運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，所以模具里需要增加內(nèi)導(dǎo)柱，使模具保持平衡。再根據(jù)凹模設(shè)計(jì)的結(jié)果，由文獻(xiàn)[2，表5.1-3]得，選用模架240120179~209 I GB/T 2851.3，技術(shù)條件按JB/T8050-1990的規(guī)定。所以：
上模座：L×B×H=310mm×200mm×35mm，
下模座：L×B×H=310mm×200mm×45mm，
導(dǎo) 柱：d×L=32mm×140mm，
導(dǎo) 套：d×L×D=32mm×100mm×45mm，
3.7.4.墊板設(shè)計(jì)
墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳來的沖壓力，以減小上模板所承受的單位壓力，保護(hù)凸模頂端面的上模板面不被凸模頂端壓陷。
墊板用45鋼制造，淬火硬度為HRC43～48，上下面須磨平，保證平行。本模具墊板厚度?。?0mm，長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣。
3.7.5.凸模固定板設(shè)計(jì)
凸模要借助于凸模固定板才能安裝在上模板上。凸模固定板厚度可取為凹模厚度的0.5～0.8倍，長寬尺寸比凹模的對(duì)應(yīng)尺寸略小或相同，以減小沖模形成的危險(xiǎn)區(qū)的面積。凸模裝入凸模固定板的部位與固定板呈過渡配合，即H7／m6。凸模裝入固定板后，其頂面要與固定板頂面一起磨平。
由于凹模的厚度已定為35mm，所以凸模固定板根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定為18mm。外形尺寸同凹模大小相同。
3.7.6.卸料板設(shè)計(jì)
由于本零件厚度為2.0mm，精度和平整度要求也較高，所以本模具采用彈性卸料裝置，卸料力由彈簧產(chǎn)生。卸料孔與凸模的單邊間距取板料厚度的0.1～0.2倍，卸料板長、寬尺寸取與凹模長、寬一樣的尺寸。
所以，卸料板厚度取為18mm，由于需要讓出導(dǎo)料板的位置空間，所以厚度需要增加至25，長、寬分別為200mm和120mm。
3.7.7.模具的閉合高度
模具閉合高度是指沖床運(yùn)行到最下點(diǎn)時(shí)模具工作狀態(tài)的高度。故模具閉合高度為
H＝Hs+Hb+Hg+Ha+He+Hj+Hn-3=35+10+65+1.0+35+15+45-3=203mm
其中
H—模具閉合高度，mm
Hs—上模板厚度，mm
Hb--上墊板厚度，mm
Hg—凸模厚度，mm
He—下墊板厚度，mm
Ha—凹模厚度，mm
Hj—沖壓件厚度，mm
Hn—下模板厚度，mm
3.8.沖壓設(shè)備的選擇
3.8.1.公稱壓力計(jì)算與選擇
選擇壓力機(jī)時(shí)，要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來確定，當(dāng)施力行程較大時(shí)（50%～60%）即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱壓力的50%～60%。校正彎曲時(shí)，更要使額定壓力有足夠的富余，一般壓力機(jī)的公稱壓力要大于校正彎曲力的1.5～2倍。在此取了1.7倍，即公稱壓力
P=1.7×218.806=371.9702KN
初選壓力機(jī)的公稱壓力為400KN，即J23-40型開式可傾壓力機(jī)。
3.8.2.行程次數(shù)
選擇用于彎曲的壓力機(jī)的行程次數(shù)主要考慮以下因素：
1.考慮操作方式（進(jìn)、出料速度的快慢）；
2.彎曲時(shí)，金屬變形需要過程限制了行程次數(shù)增加；
3.該件為大批量生產(chǎn)，要以較大的行程次數(shù)來提高生產(chǎn)效率。
J23-40型壓力機(jī)的行程次數(shù)有80次/min等，合理選擇。
3.8.3.滑塊行程（S）
滑塊行程是指滑塊的最大運(yùn)動(dòng)距離，即曲柄旋轉(zhuǎn)一周，上死點(diǎn)至下死點(diǎn)的距離。其值為曲柄半徑的兩倍：S=2R。
選擇用于彎曲的壓力機(jī)的滑塊行程主要考慮以下因素：
1.要保證毛坯放進(jìn)和工件取出，應(yīng)使滑塊行程大于工件高度的兩倍以上，。
2.該件為大批量生產(chǎn)，需要以限制行程來增加行程次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
J23-40型壓力機(jī)的滑塊行程為100mm，大于工件高度的兩倍，滿足產(chǎn)品彎曲時(shí)的沖壓行程。
3.8.4.模具閉合高度
壓力機(jī)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的距離。
① 壓力機(jī)的閉合高度可以通過調(diào)整連桿長度來改變其大小，將連桿調(diào)至最短時(shí)，閉合高度最大，稱最大閉合高度；將連桿調(diào)至最長時(shí)，閉合高度最小，稱最小閉合高度。J23-40型壓力機(jī)的最大閉合高度為300mm，連桿調(diào)節(jié)量為80mm，故最小閉合高度為220mm；
② 當(dāng)壓力機(jī)工作臺(tái)面上有墊板時(shí)，用壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度，就是壓力機(jī)的裝模高度，沒有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度與閉合高度相等；
③ 模具的閉合高度是指壓力機(jī)滑塊在下止點(diǎn)位置時(shí)，模具上模座上平面至下模座下平面之間的距離。
如果壓力機(jī)上不設(shè)置墊板，本例所設(shè)計(jì)的模具閉合高度H達(dá)不到220～300mm之間，加上墊板，模具閉合高度H就減小。
3.8.5.工作臺(tái)面尺寸
壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸應(yīng)大于下模周界50～70mm。J23-40型的壓力工作臺(tái)尺寸（前后左右）為450mm630mm。那么，設(shè)計(jì)時(shí)模具的下模座（寬長）不要超過310mm490mm。
3.8.6.模柄孔尺寸
，那么，設(shè)計(jì)時(shí)模具的模柄尺寸要與模柄孔匹配。
綜上所述，選用開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-40符合本模具設(shè)計(jì),其具體各參數(shù)如下所示：
公稱壓力：400KN
滑塊行程：100mm
最大閉合高度：300mm
連桿調(diào)節(jié)量：80mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：450×630
模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）：Φ50×70
傾斜角度：
3.9.模具的裝配
根椐連續(xù)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。
序號(hào)
工序
工藝說明
１
凸、凹模預(yù)配
１裝配前仔細(xì)檢查各凸模開關(guān)及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。
２將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換
２
凸模裝配
以凹模孔定位，將各凸模分別壓入凸模固定板的形孔中，并擠緊牢固
３
裝配下模
１在上模座上劃中心線，按中心預(yù)裝凹模、固定板；
２在下模座、導(dǎo)料板上，用已加工好的固定板分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；
３將下模座、導(dǎo)料板、凹模、活動(dòng)導(dǎo)銷銷、樹脂裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘
４
裝配上模
１在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入 0.3mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模；
２預(yù)裝上模座，劃出與凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔；
３用螺釘將固定板組合、墊板、上模座連接在一起，但不要擰緊；
４將卸料板裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠 和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm；
５復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；
６安裝導(dǎo)料板、卸料板；
７切紙檢查，合適后打入銷釘
５
試沖與調(diào)整
裝機(jī)試沖根椐試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整
3.10.本章小結(jié)
本章分析了加工該支撐座沖壓工序的安排，計(jì)算與模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)零件的特點(diǎn)以及廠里的要求，設(shè)計(jì)計(jì)算并確定模具各零件尺寸，完成了模具總體設(shè)計(jì)，繪制出模具裝配圖。本章重點(diǎn)與難點(diǎn)是工藝方案，模具結(jié)構(gòu)的確定以及凸模，凹模尺寸的計(jì)算，因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懥慵馁|(zhì)量和模具的合理性。
結(jié) 論
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
本設(shè)計(jì)就是本著這個(gè)思想對(duì)產(chǎn)品模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出技術(shù)水平高、經(jīng)濟(jì)效益好的模具，同時(shí)也圍繞著對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)、新產(chǎn)品投入生產(chǎn)這個(gè)理念展開設(shè)計(jì)。支撐座零件形狀較為簡單，所以加工工藝也不復(fù)雜。通過對(duì)零件圖的綜合分析與實(shí)習(xí)單位的實(shí)際生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出了最可行的加工方案。零件從坯料到完全成形，本設(shè)計(jì)共用到了一套模具，即：沖孔，落料，彎曲等多工序的連續(xù)模。本模具有生產(chǎn)率高、精度高的特點(diǎn)，加工過程又不會(huì)影響制品尺寸，且下料部分與沖孔部分的毛頭方向相同，這非常符合實(shí)習(xí)公司的實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)單位能保持全國模具行業(yè)的領(lǐng)先地位也有一定的促進(jìn)作用。
整套模具的設(shè)計(jì)過程中使用了先進(jìn)的CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在保證模具高精度的同時(shí)簡化了傳統(tǒng)的繁瑣計(jì)算過程，使得設(shè)計(jì)更為便捷。由此可以看到，在大型級(jí)進(jìn)模、高精密、高復(fù)雜性、高技術(shù)含量先進(jìn)模具的設(shè)計(jì)中，使用先進(jìn)的CAD/CAE/CAM技術(shù)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)會(huì)是一條必經(jīng)之路。
致 謝
首先感謝學(xué)校及學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)，特別要感謝指導(dǎo)老師給我的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)和說明書的寫作以及實(shí)物制作過程中，我始終得到他的悉心教導(dǎo)和認(rèn)真指點(diǎn)，使得我的理論知識(shí)和動(dòng)手操作能力都有了很大的提高與進(jìn)步，對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)工藝流程也有了一個(gè)基本的掌握。在他身上，時(shí)刻體現(xiàn)著作為科研工作者所特有的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的教學(xué)風(fēng)范，勇于探索的工作態(tài)度和求同思變、不斷創(chuàng)新的治學(xué)理念。他不知疲倦的敬業(yè)精神和精益求精的治學(xué)要求，端正了我的學(xué)習(xí)態(tài)度，使我受益匪淺。
另外，還要感謝和我同組的其他同學(xué)，他們?cè)趯ふ屹Y料，解答疑惑，實(shí)驗(yàn)操作、論文修改等方面，都給了我很大的幫助和借鑒。
最后，感謝所有給予我關(guān)心和支持的老師和同學(xué)使我能如期完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝各位老師和同學(xué)！
感謝學(xué)校對(duì)我這兩年的培養(yǎng)和教導(dǎo)，感謝學(xué)院各位領(lǐng)導(dǎo)各位老師三年如一日的諄諄教導(dǎo)！
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