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河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計說明書
1 緒 論
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計是其中最后一個實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對以前所學(xué)的知識及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快，使模具的需要不斷增加，而對模具的質(zhì)量要求越來越高。模具技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的作用越來越顯得更為重要。
模具是一種特殊的模型，用來塑造(制造)產(chǎn)品；從工藝的角度，模具是一種成型制品的特殊工藝裝備。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊等產(chǎn)品中，60％—80％的零部件都依靠模具成形，模具質(zhì)量的高低決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低，因此，模具被稱之為“工業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還比較的落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。
隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù)含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進(jìn)口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標(biāo)準(zhǔn)件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標(biāo)準(zhǔn)件也必須重點(diǎn)發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標(biāo)準(zhǔn)化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點(diǎn)來發(fā)展。根據(jù)上述需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則選擇重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品，而且所選產(chǎn)品必須目前已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，屬于有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。
沖壓是一種先進(jìn)的少無切削加工方法，具有節(jié)能省材、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、重量輕、加工成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車、航空航天、儀器儀表、家電、電子、通訊、軍工、日常用品等產(chǎn)品的生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用.據(jù)統(tǒng)計，薄板成型后，制造了相當(dāng)于原材料的12倍的附加值,在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值中，與其相關(guān)的產(chǎn)品占四分之一，在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，沖壓件的產(chǎn)值占總產(chǎn)值的59%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。
在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機(jī)械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。對于模具設(shè)計這個實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富和加深了對各種模具的結(jié)構(gòu)和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是有了全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下，我們對于模具的設(shè)計和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識。同時在實(shí)習(xí)現(xiàn)場親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料，通過這些實(shí)踐，我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過在圖書館借閱相關(guān)手冊和書籍，更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問題。鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計工作者應(yīng)有的素質(zhì)。設(shè)計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時，有近200個億的出口），到2005年模具產(chǎn)值預(yù)計為600億元，模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件出口將從現(xiàn)在的每年9000多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產(chǎn)業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元，而當(dāng)汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產(chǎn)銷量均突破400萬輛，預(yù)計2004年產(chǎn)銷量各突破500萬輛，轎車產(chǎn)量將達(dá)到260萬輛。另外，電子和通訊產(chǎn)品對模具的需求也非常大，在發(fā)達(dá)國家往往占到模具市場總量的20%之多。
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
目前，中國17000多個模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣。工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
鑒于模具作為包括機(jī)床工具、汽車制造、食品包裝等在內(nèi)的機(jī)械行業(yè)中機(jī)械基礎(chǔ)件產(chǎn)業(yè)，以及電工電器、電子及信息行業(yè)的支持產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力當(dāng)中，處于非常關(guān)鍵并服務(wù)全行業(yè)的地位，其發(fā)展對產(chǎn)業(yè)配套能力的提升和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)聚集優(yōu)勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業(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，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。目前，國內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。
在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過50余家。其中，獲得國家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室，上海交通大學(xué)CAD國家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國家工程研究中心等。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
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(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求，因而需要大量從國外進(jìn)口。
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬多家，從業(yè)人員約50多萬人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國家。
在2萬多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營企業(yè)發(fā)展迅速；國企股份制改造步伐加快等。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動作用，私營企業(yè)近年來發(fā)展較快，國企改革也在進(jìn)行之中，但總體來看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)，再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
??? 第二，開發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中經(jīng)常處于被動地位。我國每個模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬美元，國外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元，有的高達(dá)25～30萬美元，與之相對的是我國相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
?? 第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低，帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
? 第四，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長期以來受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低，專業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對模具質(zhì)量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比，無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國內(nèi)模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。
1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。
汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，。保有量為1500萬輛，預(yù)計到2005年汽車年產(chǎn)量將達(dá)300萬輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車行業(yè)將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。 家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。
其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術(shù)在過去的十多年得到了快速發(fā)展……
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。根據(jù)一些文獻(xiàn)介紹。有些國家模具生產(chǎn)的總產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值，其發(fā)展速度超過了機(jī)床、汽車、電子等工業(yè)。模具工業(yè)已發(fā)展成獨(dú)立行業(yè)，成為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一。美國人世界人士認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”，德國的同行認(rèn)為“模具工業(yè)是關(guān)鍵工業(yè)”，日本模具協(xié)會認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會繁榮富裕的動力”，是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”。日本模具工業(yè)的產(chǎn)值達(dá)到了13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值9000億日元。模具制造技術(shù)，特別是制造精密、復(fù)雜、大型、長壽命模具的技術(shù)，已成為衡量一個國家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，前景廣闊。
1.3 限位板沖裁件模具設(shè)計與制造方面
1.3.1 限位板沖裁模具設(shè)計的設(shè)計思路
沖裁時利用模具使板料沿一定輪廓線產(chǎn)生分離的一種沖壓工序。常用的沖裁有落料、沖孔、切邊、切斷等，其中，以落料、沖孔應(yīng)用最多。落料是沿工件的外形封閉輪廓線沖切，沖下部分為工件；沖孔是沿工件的內(nèi)形封閉輪廓線沖切，沖下部分為廢料。
沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對沖裁工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖裁工藝性應(yīng)滿足材料交省、工序較少、模具加工交易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。
1.3.2限位板沖裁模具設(shè)計的進(jìn)度
1.了解目前國內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間20天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設(shè)計，所用時間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時間5天．
2 限位板沖壓工藝的分析
2.1限位板工藝分析
工件名稱：限位板
生產(chǎn)批量：大批量
材 料：A3
厚 度：6mm
工件簡圖如圖所示：
圖1 限位板
2.2沖裁工藝計算和工藝方案
沖裁模的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級進(jìn)模、復(fù)合模等。各種沖裁模的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。
該零件形狀簡單、對稱，是有圓弧和直線組成的。沖裁件內(nèi)外形狀所能達(dá)到餓經(jīng)濟(jì)精度為IT11——IT14，孔中心與邊緣距離尺寸公差為0.5mm。將以上精度與零件的精度要求相比較，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其他尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖壓方式進(jìn)行加工。該工件的圓角半徑已經(jīng)給出R=4，模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單。
2.2.1 工藝方案的確定
該零件所需的沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂以下三種工藝方案；
方案一：用簡單模分兩次加工，即落料——沖孔。
方案二：沖孔、落料復(fù)合模。
方案三：沖孔落料級進(jìn)模。
采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產(chǎn)，方案二、三更具有優(yōu)越性。
該零件30mm的孔與邊緣之間的最小距離為6mm，大于此零件要求的最小壁厚，可以采用沖孔、落料復(fù)合模或沖孔、落料級進(jìn)模。符合模模具的形位精度和尺寸精度易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。級進(jìn)模雖生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖壓件的行位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷，故模具制造、安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過對上述三種方案的分析比較，該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的復(fù)合模為佳。
2.2.2必要的工藝計算
（1）排樣設(shè)計
設(shè)計復(fù)合模時，首先要設(shè)計條料排樣圖。該零件具有T形的特點(diǎn)，直排列時材料的利用率較低，采用直對排（見下圖）的排樣方案可以提高材料的利用率，較少廢料。
圖2 排樣圖
查表取搭邊值為5.4mm和4.8mm。
計算調(diào)料寬度：B=(75+5.4+4.2+18)mm=108mm
步距：S=（74+26）mm=100mm
（2）計算凸、凹模刃口尺寸
查表得間隙值Zmin=1.080mm Zmax=1.440mm
a. 沖孔30mm凸、凹模刃口尺寸的計算。由于制件結(jié)構(gòu)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。其凸、凹模刃口尺寸計算如下：
查表得凸、凹模制造公差：
校核：
查表得:IT14級時磨損系數(shù)x=0.5mm。
按式
b. 外形落料凸、凹模刃口尺寸的計算。對外輪廓的落料，由于形狀較復(fù)雜，故采用配合加工法，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(shè)備的精度要求，其凸、凹模刃口部分尺寸計算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此均屬于A類尺寸。
工件圖中未標(biāo)注公差的尺寸，查相關(guān)資料得出其極限偏差：
。
查表得磨損系數(shù)x為：當(dāng)
按式：
落料凹模的基本尺寸與凹模相同，分別是170.68mm，73.63mm，74.63mm，21.71mm，3.78mm。不必標(biāo)公差，但要在技術(shù)要求條件中注明:凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配合，保證最小雙面合理間隙Zmin=0.246（落料凹模刃口部分尺寸見下圖）。
圖3 落料凹模刃口部分尺寸
(3) 沖壓力的計算
落料力
沖孔力
沖孔時的推件力
取直筒形刃口的凹模刃口形式，由表查的，h=12mm，則n=h/t=12mm/6=3個，查表得，
落料時卸料力
查表取:
總沖壓力為:
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時壓力機(jī)噸位應(yīng)比計算的沖壓力大30%左右，即：
(4)壓力中心的計算
用解析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)。按比例畫出工件尺寸，選用坐標(biāo)系XOY，如圖所示。
圖4 壓力中心
因工件左右對稱，即Xc=0.故只需計算Yc。將工件沖裁周邊分成L1，L2，L3，L4，L5，L6基本線段，求出各段長度的中心位置：
L1=56mm Y1=0mm
L2=56.52mm Y2=9mm
L3=12.56mm Y3=18+Rb/l=18+16/3.4=23.1mm
L4=62mm Y4=37.5mm
L5=9.08mm Y5=67.01mm
L6=94.2mm Y6=53mm
3 模具總體設(shè)計
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序，且孔邊距較大，可采用倒裝復(fù)合模具，可直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件；而沖孔廢料則可以在下模座中開設(shè)通槽，使廢料從空洞中落下。由于在該模具中壓料是由落料凸模與卸料板一起配合工作來實(shí)現(xiàn)的，所以卸料板還應(yīng)該具有呀了得作用，應(yīng)選用彈性卸料板來卸下條料廢料。
因是大批量生產(chǎn)，采用手動送料方式，從右往左送料。
應(yīng)該零件制造采用的是倒裝復(fù)合模，所以直接用擋料銷和導(dǎo)料銷即可。
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性，選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向、由于該零件導(dǎo)向尺寸較小，且精度要求不是太高，所以宜采用后側(cè)導(dǎo)柱模架。
3.1 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.1 凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計
a.落料凸、凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在落料凹模內(nèi)部，由于要設(shè)置推件板，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒刃口，并查表，取得刃口高度h=12mm。該凹模的結(jié)構(gòu)簡單，宜采用整體式。
查表得k=0.3
即 凹模高度
凹模壁厚
凹模的外型尺寸的確定：凹模外形長度L=（75+2x46.2）mm=142.5mm
凹模外形寬度B=（74+2x33.75）mm=141.5mm
凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為160mmx160mmx25mm
b.沖孔30mm凸模設(shè)計。為了增加凸模的強(qiáng)度與剛度，凸模非工作部分直徑應(yīng)制成逐漸增大的多級形式，且它的外形尺寸較大，所以選用B形圓凹模。凸模固定板厚度取28mm，凸模長度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來確定
由于此凸模直徑較大，且長度較短，剛度和強(qiáng)度足夠，所以無需對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。沖裁時凸模進(jìn)入凹模刃口1mm。
c. 凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要根據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
圖5 凸凹模的結(jié)構(gòu)
校核凸凹模的強(qiáng)度：查表得凸凹模的最小壁厚為4.9mm，而實(shí)際最小壁厚為9mm。故符合強(qiáng)度要求。凸凹模的人口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙為0.24mm-0.36mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸24mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高3-4級，即定位
3.1.2擋料銷位置的確定
由模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，導(dǎo)料銷及導(dǎo)料銷都應(yīng)通過卸料板固定于模具的凸凹模上。且在模具閉合狀態(tài)下，應(yīng)高出卸料板3mm。
根據(jù)分析選用廢料孔后端定位時擋料銷位置如圖6
圖6 擋料銷的位置
L=D/2+C+d/2+0.1
=[72/2+74.2+6/2+0.1]mm=113.3mm
3.1.3導(dǎo)料銷位置的確定
導(dǎo)料銷位于條料的同一側(cè)，采用從右向左的送料方式，送料的方向?qū)Я箱N應(yīng)裝在后側(cè)。
3.2卸料裝置的設(shè)計及標(biāo)準(zhǔn)化
3.2.1彈性卸料板的結(jié)構(gòu)形式
模具采用倒裝結(jié)構(gòu)，選用手冊【6】圖7－7（b）的卸料板形式。由表7－8查得彈性卸料板厚度為12mm。裝模具時卸料板孔與凸凹模得單邊間隙為0.10mm，在模具開啟狀態(tài)，卸料板應(yīng)高出模具凸凹模工作刃口0.3～0.5mm，以便順利卸料，卸料板的工作行程為3.5mm。
3.2.2卸料螺釘?shù)倪x用
采用圓柱頭卸料螺釘45鋼，熱處理硬度35～45HRC
規(guī)格 M12×90 JB/T7650.5
3.2.3卸料彈簧的設(shè)計及選用
根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初選6根彈簧，每根彈簧的卸料力為：
根據(jù)預(yù)壓力和模具結(jié)構(gòu)尺寸,查手冊【5】試選彈簧的具體參數(shù)是:D=35mm, d=6mm, H0=120mm , t=14.5mm, F許=960N, H1=88.4mm, 并計算如下：
，
校核：＞
所以所選彈簧是合適的。
彈簧的規(guī)格為：
外 徑：D=35mm
鋼絲直徑：d=6mm
自由高度：H0=120mm
裝配高度：H2=H0-△H0 =120mm－26.04mm＝93.96mm
3.3推件裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
3.3.1剛性推件裝置的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
本套模具的推件裝置所需推件力大，且為了推件平穩(wěn)可靠，應(yīng)采用剛性推件裝置。其結(jié)構(gòu)形式見手冊
3.3.2推件塊的設(shè)計
本推件塊的端面外形應(yīng)跟落料凹模的刃口形狀一致，整體外形應(yīng)設(shè)計成臺階式以便與凹模配合完成推件，而在沖裁時不致與把推件塊推出滑到模外。推件塊在自由狀態(tài)下應(yīng)高出凹模面0.2～0.5mm。
推件塊和凹模的配合：由于外形件的相對尺寸較大，外形形狀相對復(fù)雜，所以推件內(nèi)形與凹模為間隙配合H8/f8，推薦外形與凹模為非配合關(guān)系，屬內(nèi)導(dǎo)向。
3.3.3連接推桿的選用
為了使推件裝置推出平穩(wěn)采用3根推桿。每根推桿所承受的力為：
由手冊查取適合本裝置的推桿規(guī)格為：φ6×65mm
3.3.4推板的設(shè)計
由推出結(jié)構(gòu)需要，推板適宜選用圓形即手冊的A型。
3.3.5打桿的設(shè)計
打桿選用帶肩A型打桿與推板配合以起到平穩(wěn)推件作用。
其材料45鋼 熱處理硬度43～48HRC
規(guī)格： A11×110mm JB/T7650.1
3.4支撐固定零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
由凹模周界L＝160mm,B=160mm，及卸料板的外形尺寸，材料選為Cr12,01級精度的后側(cè)導(dǎo)柱模架。技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
3.4.1模架的選用
上模座標(biāo)記：200×160×35 GB/T2855.5
下模座標(biāo)記：200×160×40 GB/T2855.6
模柄標(biāo)記： Bφ40×90 GB/T2862.3—81（見于手冊5）
3.4.2 凸模固定板的設(shè)計
因凸凹模的尺寸較大所以直接用螺釘緊固在下模座上。
凸模固定板的設(shè)計:
為了保證安裝、固定牢靠，凸模固定板必須有一定的厚度，由經(jīng)驗公式計算凸模固定板厚度。
H=（1～1.5）D=（1～1.5）×11.215mm＝11.215mm～16.823mm
查手冊表7-2本模具取H=16mm，其外形尺寸應(yīng)與凹模的外形尺寸一致規(guī)格為160mm×160mm×16mm
3.4.3墊板的設(shè)計
在本模具采用的彈性卸料裝置中，上模座中設(shè)有推板等零件的裝置和讓位空間，會使的其厚度變薄，影響其抗壓強(qiáng)度，所以應(yīng)設(shè)一塊墊板。其規(guī)格根據(jù)凹模外形尺寸選取160mm×160mm×12mm。
3.5導(dǎo)向零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
本組模具采用的是后側(cè)導(dǎo)柱模座只需兩對相同型號的導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具沖裁間隙小應(yīng)按H6/h5配合，材料選用20鋼熱處理要求滲碳深度0.8～1.2mm，硬度58～62HRC ，技術(shù)要求按JB/T8070—1995的規(guī)定。
導(dǎo)柱標(biāo)記： B20h5×100×30 GB/T2861.2
導(dǎo)套標(biāo)記： B20H6×45×23 GB/T2861.2
3.6 緊固零件的設(shè)計與標(biāo)準(zhǔn)化
本模具采用螺釘固定，銷釘定位。其具體數(shù)據(jù)如下：
內(nèi)六角圓柱頭螺釘標(biāo)記：GB/T70.1 M10×70
螺釘標(biāo)記：GB/T5782 M12×35
銷釘標(biāo)記：GB/T11.21 8m6×80
3.7 模架的設(shè)計
模架各零件標(biāo)記如下：
上模座：200mmx160mmx40mm
下模座：200mmx160mmx45mm
導(dǎo) 柱：B35h5x210mmx55mm
導(dǎo) 套：B35H6X110mmX43mm
模 柄：@60mmX115mm
墊板厚度：160mmX160mmX12mm
卸料板厚度：160mmX160mmX16mm
凸模固定板厚度：160mmX160mmX20mm
模具的閉合高度：
=40+12+20+16+27.04+45+25
=180.04mm180mm
4 沖壓設(shè)備的選用
表一 開式雙柱可傾式壓力機(jī)型號和技術(shù)參數(shù)
型號
JB23-80
JB23-100
JB23-100
JB23-100A
JB23-125
公稱壓力/KN
800
1000
1000
1000
1250
滑塊行程/mm
130
130
150
16-140
145
最大閉合高度/mm
380
480
430
400
480
工作臺尺寸/mm
540*800
710*1080
710*1080
600*900
710*1080
墊板尺寸/mm
100*200
100
100*150
110
110*250
模柄孔尺寸/mm
60*80
60*75
76*76
60*80
60*80
最大傾斜角度
30
30
20
30
25
根據(jù)前面已知條件，為了安全本設(shè)計選擇型號為JB23-125的開式雙柱式可傾壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要數(shù)據(jù)參數(shù)如下：
公稱壓力：1250KN
滑塊行程：145mm
最大閉合高度：480mm
最大裝模高度：370mm
連桿調(diào)節(jié)長度：110mm
工作臺尺寸（前后X左右）：710mmX1080mm
墊板尺寸（厚度X孔徑）：100mmX250mm
模柄孔尺寸：@60mmX80mm
最大傾斜角度：25°
5 繪制模具總裝圖
繪制模具總裝圖如圖所：
圖7裝配圖
其工作過程是：條料在送進(jìn)模具時由擋料銷24限位，導(dǎo)料銷導(dǎo)向，使得條料精確定位。模具在工作時，上模部分隨壓力機(jī)下行，當(dāng)上模部分與條料接觸時，卸料板起壓料作用與凹模一起作用將條料壓緊隨上模下行，壓力機(jī)滑塊繼續(xù)下行沖孔凸模進(jìn)入凸凹模在壓力及刃口作用下完成沖裁。
壓力機(jī)滑塊回程，上模部分跟著一起上行，在打料桿等一系列推件裝置的作用下將制件推出凹模腔內(nèi)，沖孔廢料從凸凹模型孔內(nèi)落下，與此同時卸料板在彈簧恢復(fù)的作用下也將條料從凸凹模上撥落下來，完成卸料，卸料裝置復(fù)位。條料再送進(jìn)一個步距等待下一次回程沖裁。
結(jié)束語
限位板屬于簡單的沖裁件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計，需要計算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測，分析了制件在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時候才可以減少廢品的產(chǎn)生。
限位板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡單，選用標(biāo)準(zhǔn)模架。模具工作零件的結(jié)構(gòu)較為簡單，它可以相應(yīng)的簡化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
限位板沖孔落料模具的設(shè)計，是理論知識與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對理論知識做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識到，要想做為一名合格的模具設(shè)計人員，必須要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識新技術(shù)，樹立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她對我的仔細(xì)審閱了本文的全部內(nèi)容并對我的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識，誠懇的為人，她我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，她給了我鼓勵和幫助，在這里我向她表示真誠的感謝！
感謝母?！幽蠙C(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識，掌握了一定的操作技能。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué)，和他們在一起討論、研究使我受益非淺。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！
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