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前 言
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，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(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。近年許多模具企業(yè)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?jiǎng)恿?。一些?guó)內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開(kāi)始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國(guó)際通用軟件。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)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(guó)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)用不夠廣泛等等，致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具依賴進(jìn)口。
導(dǎo)柱式?jīng)_裁模的導(dǎo)向比導(dǎo)板模的準(zhǔn)確可靠,并能保證沖裁間隙的均勻,沖裁的工件精度較高、模具使用壽命長(zhǎng)，而且在沖床上安裝使用方便，因此導(dǎo)柱式?jīng)_裁模是應(yīng)用最廣泛的一種沖模,適合大批量生產(chǎn)。尤其是在我國(guó)加入WTO之后，在全球化經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)的環(huán)境下，為生產(chǎn)符合“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”等要求服務(wù)的模具產(chǎn)品，研究、開(kāi)發(fā)、改進(jìn)模具生產(chǎn)設(shè)備與模具設(shè)計(jì)方式更具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和緊迫性。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在修完所有課程內(nèi)容之后，我們走上社會(huì)之前一次綜合性設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)課題是水壺殼體成型工藝與模具設(shè)計(jì)，是對(duì)以前所學(xué)課程的一個(gè)總結(jié)。
在指導(dǎo)教師周密安排和精心指導(dǎo)下，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)從確定設(shè)計(jì)課題、擬定設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)過(guò)程到畢業(yè)答辯都按照畢業(yè)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃進(jìn)行。
第一，充分調(diào)研，確定應(yīng)用型畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。
選好畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)、保證畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題取自企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際。這個(gè)課題能較全面地應(yīng)用學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)或者將來(lái)工作所需的專業(yè)技術(shù)，達(dá)到綜合運(yùn)用的目的，既能夠解決企業(yè)急需解決的生產(chǎn)技術(shù)問(wèn)題，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)崗位能力，難度不是很大，符合我們所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)水平和實(shí)際設(shè)計(jì)能力，工作量恰當(dāng)，能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成。但是該課題是真題真做，雖然難度不是很大，但要使設(shè)計(jì)圖紙能真接用于生產(chǎn)，去造出零件，裝配成機(jī)器，并能滿足使用要求，也是不容易的。
第二，反復(fù)論證，確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。
明確課題的性質(zhì)、意義、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和完成時(shí)間，并確定好正確合理的設(shè)計(jì)方案是完成設(shè)計(jì)任務(wù)的保證，指導(dǎo)教師、企業(yè)技術(shù)員讓我們參與設(shè)計(jì)方案的討論，使我們對(duì)課題設(shè)計(jì)方案心中有數(shù)。
第三，虛心求教，仔細(xì)認(rèn)真地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。
我們學(xué)生雖然有基礎(chǔ)理論知識(shí)，但設(shè)計(jì)能力較差，為了使我們很快地進(jìn)入工作狀態(tài)，指導(dǎo)教師耐心向我們介紹機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、一般步驟和設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。在設(shè)計(jì)中能主動(dòng)請(qǐng)教指導(dǎo)老師，培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、工程材料與熱處理、公差配合、計(jì)算機(jī)繪圖、機(jī)械制造工藝等專業(yè)知識(shí)的能力。培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和踏實(shí)的工作作風(fēng)。明確必須有高度責(zé)任心、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作習(xí)慣，才能做好設(shè)計(jì)工作，減少工作失誤，避免給企業(yè)生產(chǎn)造成損失。充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極思考，大膽創(chuàng)新。
第四，完善設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯
1緒 論
1.1 本課題的來(lái)源目的和意義
本課題來(lái)源于指導(dǎo)教師的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，目的是在學(xué)生臨近畢業(yè)之際，很好的掌握設(shè)計(jì)的一般流程，設(shè)計(jì)思路，為適應(yīng)近年來(lái)沖壓加工技術(shù)日益廣泛的應(yīng)用形勢(shì)，培養(yǎng)急需的應(yīng)用型人才。還能讓學(xué)生了解沖壓成形的基本原理；熟悉沖壓用材料、模具用材料以及沖壓用設(shè)備等；掌握各種沖壓工藝的成形方法，并具有初步解決生產(chǎn)中常出現(xiàn)的工藝問(wèn)題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義顯著，內(nèi)容由淺入深，有利于學(xué)生理解；理論和實(shí)踐相聯(lián)系，有利于應(yīng)用能力的培養(yǎng)；內(nèi)容豐富，難度適中，有利于學(xué)生將來(lái)在企業(yè)當(dāng)中能夠積極應(yīng)對(duì)。
1.2設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)
零件材料：1Cr13，退火態(tài)；料厚t=2mm；精度：IT12 ； 大批量生產(chǎn)；制件圖如圖1-1所示。
圖1-1 零件圖
1.3設(shè)計(jì)要求
1)完成沖壓件的工藝設(shè)計(jì)(工藝分析、工藝方案確定、工藝計(jì)算等)；
2)進(jìn)行沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算(主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)模具工作部分尺寸計(jì)算等)；
3)完成模具總裝配圖和模具主要零件圖；
4)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書及進(jìn)行畢業(yè)答辯。
1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容
1)與設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)綜述1篇(不少于3000字)；
2)與專業(yè)相關(guān)的文獻(xiàn)翻譯1篇(不少于3000字)；
3)模具總裝配圖1套；
4)模具零件圖1套；
5)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書1份(不少于8000字)；
6)包含本次設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容的光盤一張。
設(shè)計(jì)題目：鍋蓋成型工藝及模具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)內(nèi)容：給出完整的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，畫出模具裝配圖及所有零件圖。主要內(nèi)容有：
（1） 沖壓零件的工藝性分析
根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，分析沖壓成型零件的結(jié)構(gòu)工藝性，分析工藝件的形狀特點(diǎn)。尺寸大小，精度要求及所有材料是否符合工藝要求。
（2） 制定沖壓工藝方案
在分析了沖壓件的工藝性后，列出幾種不同的沖壓工藝方案，從產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率，設(shè)備占用情況，模具制造的難易程度和模具壽命高低，工藝成本，操作方便和安全程度等方面，進(jìn)行綜藝分析，比較，然后確定適合于具體生產(chǎn)條件的最經(jīng)濟(jì)合理的工藝方案。
（3） 確定毛坯形狀及計(jì)算尺寸
在最經(jīng)濟(jì)的原則下，確定毛坯的形狀，尺寸和下料方式，并確定材料的消耗量。
（4） 確定沖壓模具的類型及其結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)所確定的工藝方案和沖壓零件的形狀特點(diǎn)，精度要求生產(chǎn)批量，模具制造條件等選定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖。
（5） 進(jìn)行必要的工藝計(jì)算
計(jì)算毛坯尺寸，沖壓力，模具壓力中心，凹凸模的間隙，卸料橡膠和彈簧的自由高度等。
（6） 選擇壓力機(jī)
壓力機(jī)型號(hào)的確定主要是取決于沖壓工藝的要求和沖模結(jié)構(gòu)情況。
（7） 繪制模具總裝圖和模具零件圖
根據(jù)上述分析，計(jì)算及方案確定后，繪制模具總裝圖及零件圖。
（8） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書
（9） 設(shè)計(jì)總結(jié)及答辯
2 零件沖壓工藝性分析及沖裁方案的確定
沖壓件的工藝性是指沖壓件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下對(duì)沖裁件的工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀，精度要求，形位公差及技術(shù)要求。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單。通常對(duì)工件的工藝影響最大的是幾何形狀尺寸和工藝要求。
2.1制件的形狀和尺寸工藝分析
1）沖裁件的形狀應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，對(duì)稱，避免形狀復(fù)雜的曲線，本次設(shè)計(jì)的工件形狀簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)對(duì)稱沒(méi)有復(fù)雜曲線，故符合此形狀方面的要求。
2）沖裁件內(nèi)外行轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，而以圓弧過(guò)度，以便于模具加工，減少熱處理和沖壓時(shí)候的開(kāi)裂，減少?zèng)_裁時(shí)候尖角處的崩刃和過(guò)快磨損。沖裁件的一般圓角半徑R應(yīng)大于或等于板厚t的一半，即R>0.5t。在同種材料相同的情況下外形上的圓角半徑值可比內(nèi)行上的圓角半徑值小10%~20%。本次設(shè)計(jì)工件無(wú)尖角，便于模具的加工，減少了尖角處的崩刃和磨損，沖裁件的圓角半徑R=10>0.5t=0.75，故沖裁件的尺寸滿足要求。
3）沖裁件的凸出懸臂和凹槽寬度不宜太大，以免凸模折斷，而本次設(shè)計(jì)的工件無(wú)凸出懸臂。
4）沖孔尺寸不易過(guò)小，否則凸模強(qiáng)度不夠。本次設(shè)計(jì)中最小沖孔尺寸為8mm，材料為1Cr13，滿足d》t的最小沖孔尺寸要求。
5）沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過(guò)小，負(fù)責(zé)沖裁件的質(zhì)量不易保證，會(huì)產(chǎn)生孔與孔之間的材料扭曲，或使邊緣材料變形，本次設(shè)計(jì)的工件能夠滿足材料不發(fā)生扭曲變形的要求。
2.2制件的精度和端面粗糙度工藝分析
沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度一般不高于IT11級(jí)，最高可達(dá)IT8~IT10級(jí)，沖孔比落料的精度約高一級(jí)。故本次設(shè)計(jì)中沖孔和落料時(shí)工件采用IT12級(jí)精度（一般對(duì)于工件未標(biāo)注的公差按IT14計(jì)算），設(shè)計(jì)模具時(shí)凸模采用IT6級(jí)精度制造，凹模采用IT7級(jí)精度制造，公差控制在±0.12之間。段面粗糙度只要不影響工件的使用和裝配，取其自然的斷面粗糙度，即Ra=12.5~50，最高Ra=6.3。
2.3制件材料的沖壓性能分析
此工件材料為1Cr13，有落料、沖孔、淺拉深、卷邊等工序，有良好的沖壓性能，工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有違反沖裁、拉深工藝性的規(guī)定。
2.4沖裁工藝方案的確定
2.4.1方案的種類
經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀不復(fù)雜，且不大，完成該零件的成型，包括落料、沖孔、拉深、卷邊、沖腰形孔等五道工序，有以下幾種方案可供選擇：
方案一：采用落料、沖孔、拉深、卷邊單工序模；
方案二：采用落料--沖孔--拉深--卷邊級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)；
方案三：采用落料，沖孔、拉深復(fù)合模及卷邊單工序模。
2.4.2各方案的特點(diǎn)及比較
方案一：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但是需要五道工序，五副模具，此工件為大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低，成本相對(duì)較高，且更重要的是，在第一道工序完成后，進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度，質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需要求，又難以滿足生產(chǎn)需求，故不選此方案。
方案二：級(jí)進(jìn)模是一種多工位，效率高的加工方法，但是級(jí)進(jìn)模的輪廓尺寸較大，制造復(fù)雜，成本較高，這里也不選用級(jí)進(jìn)模。
方案三：只采用一套復(fù)合模和一套卷邊模，且零件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，沖裁受力均勻，工件的精度及生產(chǎn)效率需要都能夠滿足，模具輪廓尺寸較小，模具的制造成本不高，通過(guò)合理的模具設(shè)計(jì)可以達(dá)到較好的零件質(zhì)量和避免模具強(qiáng)度不夠的問(wèn)題。根據(jù)各方面的綜合分析，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)最為合理。
2.4.3方案的確定
綜上所述，該零件使用時(shí)需要承受一定溫度，應(yīng)減少其應(yīng)力集中，同時(shí)為了保證其位置精度，減少大批量生產(chǎn)時(shí)零件的修整時(shí)間，應(yīng)采用方案三進(jìn)行生產(chǎn)。
3落料拉深沖孔復(fù)合模的設(shè)計(jì)
3.1毛坯展開(kāi)尺寸計(jì)算及排樣
3.1.1毛坯尺寸的計(jì)算
根據(jù)等面積計(jì)算法則，用解析法求該零件的毛坯尺寸。首先將該零件分成圓，圓環(huán)，圓錐臺(tái)等幾個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體，他們的單位毛坯直徑的計(jì)算公式分別為：
D1=d=40mm
D2===mm
D3=h×4×d2=13×4×230=mm
D4=4×3.14×d2=4×3.14×230=mm
D5=d4-d=（234+19）-234=mm
則毛坯展開(kāi)尺寸為
D=D+D+D+D+D=1600+69640+13624+3291+10469=98624mm2
經(jīng)計(jì)算，求得毛坯直徑：
D≈314mm
拉深的修邊余量△h==0.18
因?yàn)椤鱤﹤料厚=2mm，故該件在拉深時(shí)不需要修邊余量。
所以D=314mm。
3.1.2工序及排樣圖設(shè)計(jì)
3.1.2.1排樣設(shè)計(jì)
排樣設(shè)計(jì)是指沖裁件在條料或板料上的布置方法。合理的排樣和選擇適當(dāng)?shù)拇钸吺墙档统杀竞捅ＷC制件質(zhì)量以及模具壽命的有效措施。為提高材料的利用率，盡量減少?gòu)U料，模具可采用少?gòu)U料的排樣方法，排樣圖如圖3-1所示：
圖3-1 排樣圖
該工序排樣根據(jù)落料工序設(shè)計(jì)，考慮到操作方便及模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故采用單排排樣設(shè)計(jì)經(jīng)查表得：搭邊值a和a1均采用a=3mm，a1=2mm。
條料寬 b=314+2a=314+6=320mm
條料的布距為 s=314+a1=314+2=316mm
工位安排：共有三個(gè)工位，如排樣圖所示
第一工位：落料工件的外行；
第二工位：淺拉深；
第三工位：沖孔d=8mm。
（2）確定板料規(guī)格和卸料方式
根據(jù)條料的寬度尺寸選擇合適的板料規(guī)格，使剩余的邊料越小越好，該零件直徑用料為320mm,以選擇2mm*316mm*n（長(zhǎng)度）為宜。
由于該零件尺寸較大，為了考慮沖制該零件的數(shù)量采用橫模下料為宜，以降低零件的材料費(fèi)用。
3.1.2.2材料的利用率
排樣的目的是為了在保證制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料，衡量排樣經(jīng)濟(jì)性，合理的指標(biāo)是材料的利用率，一個(gè)進(jìn)距內(nèi)材料的利用率的計(jì)算公式為：
=100%
式中：A—沖裁件面積
n—一個(gè)步距內(nèi)沖裁件數(shù)目
b—條料的寬度
h—送料布距
本次設(shè)計(jì)中：n=1 b=320 h=314mm
板料規(guī)格選用2×1000×2000
裁料方式既要考慮所選板料規(guī)格、沖制零件的數(shù)量，又要考慮裁料操作的方便性，該零件以縱裁下料為宜。對(duì)于較為大型的零件，則著重考慮沖制零件的數(shù)量，以降低零件的材料費(fèi)用。
材料利用率
a 當(dāng)采用橫裁時(shí)
每張鋼板的裁板條數(shù)n=2000/320=6條
每條裁板的沖壓件數(shù)m=1000/156=3個(gè)
每張鋼板的沖壓件總數(shù)是N=6×3=18個(gè)
b 當(dāng)采用豎裁時(shí)
每張鋼板的裁板條數(shù)n=1000/320=3條
每張裁板的沖壓件數(shù)m=2000/314=6個(gè)
每張鋼板的沖壓件總數(shù)是N=3×6=18個(gè)
因此無(wú)論是采用橫裁還是豎裁，沖壓件的總數(shù)都相同，先考慮豎裁，如果不合要求再在選擇模架時(shí)更改。
故材料的利用率=100%=×100%=× 100%=76.4%。
3.2工藝參數(shù)的計(jì)算
3.2.1落料力和沖孔力的計(jì)算
沖裁力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)模具的必須的數(shù)據(jù)。在沖裁的過(guò)程中，沖裁力的大小是不斷變化的，沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。對(duì)于普通平刃刀口的沖裁，其沖裁力F可按如下公式計(jì)算：
F=kLt
其中： F—沖裁力 N
L—沖裁件的周長(zhǎng) mm
t—材料厚度 mm
—材料抗剪強(qiáng)度 MPa
k—系數(shù)（與材料性能，厚度偏差，模具的間隙波動(dòng)有關(guān)，長(zhǎng)取1.3）
代入數(shù)據(jù)得：
=320～380 MPa，取=350 MPa
落料力
F=1.3×Dmm×2mm×350MPa=1.3×3.14×314×2×350=897.22KN
沖孔力
F=1.3×3.14×8mm×2mm×350MPa=22.86KN
F= F+ F=897.22+22.86=920.08KN
3.2.2卸料力，推件力，和壓邊力的計(jì)算
由于沖裁時(shí)材料的彈性變形和摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后板料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料件或沖孔廢料梗塞在凹模中，而板料則緊卡在凸模上，為使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將卡在凸模上的板料卸下，將卡在凹模中的工件或廢料向上或向下推出。將緊卡在凸模上的料卸下所需要的力稱為卸料力；將卡在凹模中的料推出所需要的力稱為推件力。
表3-1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)
料 厚
K卸
K推
K頂
鋼
0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
鋁、鋁合金、純銅、黃銅
0.025~0.08 0.02~0.06
0.3~0.07
0.03~0.09
卸料力
F=FF=0.03×897.22=29.907KN
其中，F(xiàn)為卸料系數(shù)，取值為0.03
推件力
F=nKF=3×0.55×22.86KN=37.72KN
其中，n取，凹?？卓诟叨炔灰走^(guò)大，一般按材料的厚度t選取，t=0.5~5mm，h取5~10mm，由于材料厚度為2mm，取h為6mm，n==3，即卡在凹模內(nèi)的工件數(shù)為,3件，K取值為0.055。
壓邊力
F=Aq
其中，A=(285-266)=8218.165、q取4MPa
所以，F(xiàn)=8218.165×4=32.87KN
3.2.3拉深力的計(jì)算
由于該零件為淺拉深，故可按有壓邊圈的圓筒形件近似的計(jì)算。其最大拉深力為：
F=Kdt
查資料得：=540MPa
拉伸系數(shù)：m=＝≈0.83
修正系數(shù)：K=0.93
所以 F=0.93×3.14×262×2×540=826.30KN
3.2.4總沖壓力的計(jì)算
如前面所計(jì)算，總沖壓力包括落料力，卸料力，沖孔力，推件力，拉深力，壓邊力。所以總沖壓力為：
F= F＋F＋ F+ F+ F+ F=897.22KN＋22.86KN+29.907KN ＋33.72KN+ 826.30KN+32.87KN=1842.88KN
3.2.5模具壓力中心的確定
由于此零件結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱，故模具壓力中心計(jì)算從略，即為零件的幾何中心。
3.2.6沖裁模刃口尺寸的計(jì)算
3.2.6.1 凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算
刃口尺寸計(jì)算的基本原則：
沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來(lái)保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設(shè)計(jì)沖裁模主要任務(wù)之一。從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)：?
1．由于凸 、凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。
2．在測(cè)量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。
3．沖裁時(shí)，凸 、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結(jié)果使間隙愈用愈大。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需考慮下述原則：
1．落料件尺寸由凹模尺寸決定， 沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí)，以凹模為基準(zhǔn) ，間隙取在凸模上；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) ，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。
2．考慮到?jīng)_裁中凸 、凹模的磨損，設(shè)計(jì)落料模時(shí) ，凹模基本尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍的較小尺寸；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。這樣，在凸 、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。凸 、凹模間隙則取最小合理間隙值。
3．確定沖模刃口制造公差時(shí)，應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過(guò)高( 即制造公差過(guò)小 )，會(huì)使模具制造困難，增加成本，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期；如果對(duì)刃口精度要求過(guò)低(即制造公差過(guò)大 )，則生產(chǎn)出來(lái)的制件可能不合格，會(huì)使模具的壽命降低。制件精度與模具制造精度的關(guān)系查表 。若制件沒(méi)有標(biāo)注公差， 則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) “非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級(jí)處理，沖模則可按IT11級(jí)制造；對(duì)于圓形件，一般可按IT7~6級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。
4. 凹模結(jié)構(gòu)
拉伸凸模與凹模的結(jié)構(gòu)形式取決于工件的形狀、尺寸、以及拉深方法、拉深次數(shù)等工藝要求，不同的結(jié)構(gòu)形式對(duì)拉深的變形情況，變形程度的大小及產(chǎn)品的質(zhì)量均有不同的影響。當(dāng)毛坯的相對(duì)厚度較小，必須采用壓邊圈進(jìn)行拉深時(shí)，凸、凹模必須具有過(guò)渡結(jié)構(gòu)，即當(dāng)拉深直徑d≤100mm時(shí)，凸凹模具有圓角結(jié)構(gòu)，拉深直徑d≥100mm時(shí)，凸凹模具有斜角結(jié)構(gòu)采用這種有斜角的凸模和凹模，除具有改善金屬的流動(dòng)，減少變形抗力，材料不易變薄等一般錐形凹模的特點(diǎn)外，還可減輕毛坯反復(fù)彎曲變形的程度，提高零件側(cè)壁的質(zhì)量，使毛坯在下次工序中容易定位。
5.凸模結(jié)構(gòu)
由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模的加工及裝配工藝條件也不同，所以在實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形，刃口形狀有平刃和斜刃等，結(jié)構(gòu)有整體式，鑲平式，階梯式，直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺(tái)肩固定，鉚接，螺釘和銷釘固定，粘結(jié)劑澆注固定等。
圓形凸模
臺(tái)階式的凸模強(qiáng)度剛性較好，裝配修模方便，其工作部分的尺寸由計(jì)算而得，與凸模固定板配合部分的按過(guò)渡配合（H7/m6或H7/m6）制造，最大直徑的作用是形成臺(tái)肩，以便固定，保證工作時(shí)凸模不被拉出。
非圓形凸模
凡是截面為非圓形的凸模，如果采用臺(tái)階式的結(jié)構(gòu)，其固定部分應(yīng)盡量簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單形狀的幾何截面。
大，中形凸模
大，中形的沖裁凸模，有整體式和鑲拼式2種。鑲拼式不但節(jié)約貴重的模具鋼，而且減少鍛造，熱處理和機(jī)械加工的困難，因而大型凸模宜采用這種結(jié)構(gòu)。
沖小孔凸模
所謂小孔，一般系指孔徑d小于被沖板材料的厚度或直徑d＜1mm的的圓孔和面積A＜1mm的異形孔，它大大超過(guò)了對(duì)一般沖孔零件的結(jié)構(gòu)工藝性要求。沖小孔的凸模強(qiáng)度和剛度差，容易彎曲和折斷，所以必須采取措施提高它的強(qiáng)度和剛度，從而提高其使用壽命。
該沖孔尺寸為，根據(jù)計(jì)算原則，沖孔時(shí)以凸模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，首先確定凸模的尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件的最大極限尺寸，將凸模尺寸增大最小合理間隙值即得凸模尺寸。
該工件沒(méi)有表注尺寸公差，按未注公差I(lǐng)T12級(jí)精度來(lái)處理，模具則按IT6-7J級(jí)制造。
式中：
dd——沖孔凹模基本尺寸(mm)；
dp——沖孔凸?；境叽?mm)；
dmin—— 沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；
——制件公差 (mm)；
δp—— 凸模下偏差；
δd——凹模上偏差；
x——系數(shù)，是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工
件制造精度有關(guān) .
——凸模制造公差，可按IT7選用。
為了保證間隙不超過(guò)選取必須滿足，
對(duì)于工件未標(biāo)注的公差按IT14計(jì)算。根據(jù)材料性能和厚度確定沖裁模刃口雙面間隙Z=0.12mm，Z=0.16mm。
沖裁過(guò)程中，凸凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩察，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越大，結(jié)果使之間隙越來(lái)越大。因此，確定凸凹模的刃口尺寸應(yīng)區(qū)分落料和沖孔工序，并遵循以下原則：
由于落料零件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模決定，因此，計(jì)落料模時(shí)以凹模為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，沖裁間隙通過(guò)減小凸模刃口尺寸來(lái)取得；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過(guò)增大凹模刃口尺寸來(lái)取得。
根據(jù)沖模在使用過(guò)程中的磨損規(guī)律，設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹?；境叽鐟?yīng)接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸凹模在磨損到一定程度時(shí)，仍能沖出合格的制件。
無(wú)論是落料還是沖孔，沖裁間隙一般應(yīng)取合理間隙值Z。
工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應(yīng)該按“入體”原則標(biāo)注為單向公差，落料件上偏差為零，下偏差為負(fù)；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。但是對(duì)于磨損后無(wú)變化的尺寸，一般標(biāo)注雙向偏差。
3.2.6.2落料刃口尺寸的計(jì)算
按IT12等級(jí)查表得314mm的制造公差為：+0.52mm，即△=0.52mm。根據(jù)厚度及工件公差求得磨損系數(shù)x為0.5。
x為磨損系數(shù)，由表3-2可查得。
表3-2 磨損系數(shù)x
材料厚度
t/mm
非圓形
圓形
1
0.75
0.5
0.75
0.5
工件公差△
<1
1~2
2~4
>4
≤0.16
≤0.20
≤0.24
≤0.30
0.17~0.35
0.21~0.41
0.25~0.44
0.31~0.59
≥0.36
≥0.42
≥0.50
≥0.60
＜0.16
＜0.20
＜0.24
＜0.30
≥0.16
≥0.20
≥0.24
≥0.30
由于該零件形狀簡(jiǎn)單，刃口尺寸偏差按IT6~IT7查表，凹模的尺寸公差取=+ 0.025mm，= -0.016mm。
由于+﹥Z－Z，故采用凸模與凹模配合加工方法。
落料凹模尺寸D=（D－x△）
落料凸模尺寸D=（D－Z）=（D－x△－Z）
經(jīng)過(guò)計(jì)算得：D=（314－0.5×0.52）=313.74mm
D按凹模尺寸配置，其雙邊間隙為0.12~0.16mm
如圖3-2所示的尺寸簡(jiǎn)圖。
圖3-2 落料凹模簡(jiǎn)圖
3.2.6.3沖孔刃口尺寸計(jì)算
設(shè)沖孔尺寸為d，根據(jù)模具刃口尺寸和制造公差原則，沖孔時(shí)以凸模設(shè)計(jì)為基準(zhǔn)，首先確定凸模刃口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保證最小合理間隙Z。凸模制造偏差取負(fù)偏差，凹模取正偏差。
對(duì)于孔mm的凸，凹模的制造公差為==0.02mm
由于+﹥Z－Z，故采用凸模與凹模配合加工方法，沖孔凸模尺寸為：
d=（d+x△）
X為系數(shù)，其作用是為了使沖裁件的實(shí)際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關(guān)。按表格3-2選擇。因制件公差取IT14級(jí)故x=0.5
故d=（8+0.5×0.15）mm=8.075mm
凹模尺寸按凸模尺寸配置其雙面間隙為0.07～0.1mm
如圖3-3所示為尺寸簡(jiǎn)圖。
圖3-3沖孔凸模簡(jiǎn)圖
3.2.6.4 拉深工作部分尺寸計(jì)算
拉深凸模和凹模的單邊間隙可按料厚計(jì)算，。由于拉深工件的公差為IT14級(jí)，故凸，凹模的制造公差可采用IT10級(jí)精度，得，求得拉深凸模和凹模尺寸及公差及工作部分的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-4所示。
圖3-4凸凹模單邊間隙簡(jiǎn)圖
3.2.7 沖壓設(shè)備的選擇
曲柄壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)反應(yīng)了一臺(tái)壓力機(jī)的工作能力、所能加工零件的尺寸范圍，以及有關(guān)生產(chǎn)率等指標(biāo)。掌握曲柄壓力機(jī)主要參數(shù)的定義及數(shù)值，是我們正確選用壓力機(jī)的基礎(chǔ)。正確選用壓力機(jī)關(guān)系到設(shè)備與模具的安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等。
（1） 標(biāo)準(zhǔn)壓力FG（KN）及標(biāo)稱壓力行程SG（mm）
曲柄壓力機(jī)標(biāo)稱壓力是指滑塊距下死點(diǎn)某一特定距離時(shí)滑塊上所容許承受的最大作用力。與標(biāo)稱壓力行程對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角αg定義為標(biāo)稱壓力角。
標(biāo)稱壓力值已經(jīng)系列化，主要取自優(yōu)先數(shù)系列，如63KN、100KN、160KN、250KN、315KN、400KN、630KN…。
（2） 滑塊行程S（mm）
它是指滑塊從上死點(diǎn)至下死點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離，其值是曲柄半徑的兩倍，它隨設(shè)備的標(biāo)稱壓力值增加而增加。有些壓力機(jī)的滑塊行程是可調(diào)的。
（3）滑塊行程次數(shù)N（1/min）
指在連續(xù)工作方式下滑塊每分鐘能往返的次數(shù)，與曲柄轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)。通用曲柄壓力機(jī)設(shè)備越小滑塊行程次數(shù)越大。對(duì)高速?zèng)_床，為實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)和模具調(diào)試，可以實(shí)現(xiàn)在試模及模具初始運(yùn)行階段以低速運(yùn)行，一切正常后切換至高速運(yùn)行。
（4）最大裝模高度H(mm)及裝模高度調(diào)節(jié)量ΔH(mm)
裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)滑塊下表面到工作臺(tái)板上表面的距離。為了提高設(shè)備的適應(yīng)性，裝模高度應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。最大裝模高度是指當(dāng)裝模高度調(diào)節(jié)裝置到滑塊調(diào)節(jié)至最上位置時(shí)的裝模高度值。
與裝模高度并行的標(biāo)準(zhǔn)還有封閉高度。是指滑塊處于下死點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面與壓力機(jī)工作臺(tái)上表面的距離，它與裝模高度不同的是少一塊工作臺(tái)墊板厚度。
壓力機(jī)型號(hào)的確定主要取決于沖壓工藝的要求和沖模的結(jié)構(gòu)情況，主要考慮以下幾方面：
1）對(duì)于淺拉深可按F≧(1.6～1.8) F，估計(jì)工程壓力來(lái)選取壓力機(jī)；
2）根據(jù)沖壓工序的性質(zhì)，生產(chǎn)批量的大小，模具結(jié)構(gòu)來(lái)選擇壓力機(jī)類型和規(guī)格，此復(fù)合模工件需從模具中間取件，最好選用固定臺(tái)壓力機(jī)。
3）根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進(jìn)出料等情況選擇壓力機(jī)臺(tái)面尺寸。
4）選擇壓力機(jī)的閉合高度應(yīng)與模具的閉合高度相匹配。
5）壓力機(jī)滑塊模柄孔的直徑與模柄的直徑相符合，模柄孔的深度應(yīng)大于模柄的長(zhǎng)度。
6）壓力機(jī)滑塊行程長(zhǎng)度應(yīng)保證毛坯的順利放入，沖件能順利取出，成型拉深件應(yīng)大于制件高度的2.5~3倍。
7）壓力機(jī)的行程次數(shù)應(yīng)保證有最高的生產(chǎn)效率。
8）壓力機(jī)應(yīng)使用方便和安全。
綜上可選型號(hào)為J21-400A的開(kāi)式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)：
公稱壓力：4000KN
滑塊行程：250mm
最大封閉高度：500mm
封閉高度調(diào)節(jié)量：180mm
工作臺(tái)尺寸：710mm×1120mm
模柄孔尺寸：70mm×80mm
H=500mm，H= H－180=500－180=320mm
H，H——分別為壓力機(jī)的最大和最小閉合高度。
該模具閉合高度H=390mm，滿足H－5mm≧H≧H+10mm
3.3復(fù)合模具結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)
3.3.1復(fù)合模具的總體結(jié)構(gòu)
復(fù)合模具的裝配圖3-5所示。
模具采用中間導(dǎo)柱模架，上模部分由模柄、上模座板、凸模墊板、凸模固定板、凸凹模、鑲拼凹模組成；模具下模部分由下模板、凹模、凹模固定板、推塊、下模座、推桿組成。
（1）模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，其采用復(fù)合模沖壓；
（2）定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料銷，控制條料的送進(jìn)布距采用活動(dòng)擋料銷定布距，而第一件工件沖壓位置因?yàn)闂l料有一定的余量，可以靠操作工人用目測(cè)來(lái)確定。
（3）卸料，出件方式的選擇 這里采用鋼性推件裝置，其基本組成有頂桿、頂件塊和裝在下模底下的彈頂器。
圖3-5復(fù)合模簡(jiǎn)圖
（4）導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 為了提高模具的壽命和工件的質(zhì)量，方便安裝，調(diào)整，維修模具，該復(fù)合模具采用后側(cè)式導(dǎo)柱模架。其尺寸如下：
上模座：700mm×700mm×75mm （材料：HT200）
下模座:700mm×700mm×75mm （材料：HT200）
導(dǎo)柱：50mm×270mm （20鋼）
導(dǎo)套：50mm×150mm×53mm （20鋼）
3.3.2模具主要零部件設(shè)計(jì)
3.3.2.1凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
凹模厚度按公式H=kb計(jì)算，且凹模厚度必須大于15mm，其中b為沖裁件的最大長(zhǎng)度，k為系數(shù)，考慮到板料厚度的影響，取k值0.15。
故得到：凹模厚度H=kb=0.15×314=47.1mm，取H=50mm
凹模壁厚C=(1.5～2)H(H≧30～40mm)C取75mm
凹模寬度B=b+2c=314+2×75=464mm，其零件圖3-6如下：
圖3-6落料凹模
3.3.2.2沖孔凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
沖孔凸模的結(jié)構(gòu)圖如圖3-7所示。
圖3-7沖孔凸模簡(jiǎn)圖
從圖上可知，凸模的設(shè)計(jì)采用常見(jiàn)的帶臺(tái)式凸模，因?yàn)槟＞呷锌谝笥休^高的耐磨性，并且能夠承受沖裁時(shí)候的沖擊力材料選用Cr12，硬度為60-64HRC。
1.凸模長(zhǎng)度的確定
凸模工作部分的長(zhǎng)度應(yīng)該根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)確定。一般不宜過(guò)長(zhǎng)，否則往往因?yàn)榭v向彎曲而使得凸模工作時(shí)候失穩(wěn)，致使模具間隙出現(xiàn)不均勻，從而使沖壓件的質(zhì)量及精度有所降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)雇鼓Ｕ蹟?。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中采用彈性卸料板，所以凸模的長(zhǎng)度可以由下式來(lái)確定：
L=h+h+h+t+h
式中：h、h、h、t分別為凸模固定板、卸料板、導(dǎo)料板、板料的厚度。h為增加長(zhǎng)度，包括凹模的修模量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板之間的安全距離，h一般取15～20mm。經(jīng)帶入相關(guān)參數(shù)計(jì)算得L=80mm。
2.凸模承載能力校核
因?yàn)樵陂L(zhǎng)度和使用條件相同的情況下，細(xì)小凸模更容易被損壞和失穩(wěn)，故只對(duì)小凸模，即沖孔的凸模進(jìn)行校核計(jì)算。
承載能力校核：由經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)圓形凸模
d≥4t/[]
式中：d—凸模最小直徑 取d=8.075mm
t—材料厚度 t=2mm
—沖裁材料抗剪強(qiáng)度
[]—凸模材料的許用應(yīng)力
經(jīng)計(jì)算凸模承載能力滿足要求。
3.凸模失穩(wěn)彎曲極限長(zhǎng)度校核
由于本次設(shè)計(jì)中卸料板對(duì)凸模不起導(dǎo)向作用，凸模截面為圓形，所以校核公式為：
L≦30d
式中：d為凸模的直徑d=8.075mm，F(xiàn)為凸模的沖裁力F=Lt，經(jīng)計(jì)算本次設(shè)計(jì)的凸模長(zhǎng)度L滿足此條件。即不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)彎曲。
3.3.2.3導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)所選壓力機(jī)的型號(hào)，導(dǎo)柱執(zhí)行GB/T2861.1-1990標(biāo)準(zhǔn)，其零件圖如下圖所示；導(dǎo)套執(zhí)行GB/T2861.1-1990標(biāo)準(zhǔn)，其零件圖如下圖3-8、3-9所示。
圖3-8導(dǎo)套
圖3-9導(dǎo)柱
3.3.2.4推桿，頂桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）打桿的長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：H= h+ h+c
式中：h表示在頂出狀態(tài)時(shí)，打桿在上模座平面以下的長(zhǎng)度；
h表示壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸；
c表示考慮各種誤差而加的常數(shù)，一般取c=（10-20）mm
計(jì)算得到打桿長(zhǎng)度為159mm，其直徑取12mm，其零件圖如下圖3-10所示
圖3-10打桿
（2）落料凸凹模零件圖如下圖3-11所示：
圖3-11固定板
（3）本副模具需要選用頂桿，是4根，均勻分布，其零件圖分別如下圖3-12所示
圖3-12頂桿
3.3.2.5 固定板，蓋板，墊板的設(shè)計(jì)
（1）凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸與凹模，卸料板外形相同，但是還應(yīng)考慮到緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。凸模固定板厚度一般取凹模厚度?.6-0.8倍。本模具上，下固定板的零件圖如下圖3-13所示：
圖3-13上模固定板
固定板的凸模安裝孔與凸模采用H7/m6,H7/n6,壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。
（2）蓋板和墊板厚度一般取4-12mm，但是必須熱處理，意在增加抗壓強(qiáng)度，其零件圖分邊如下圖3-14所示。
3.3.2.6模柄的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
依據(jù)所選擇的壓力機(jī)型號(hào)為J23-16的開(kāi)式雙柱可傾壓力機(jī)，其模柄孔尺寸為，所以可以確定模柄的結(jié)構(gòu)如下圖3-15所示：
圖3-14下墊板
圖3-15模柄
3.3.2.7 其它部分的設(shè)計(jì)與選用
（1）其他部分的設(shè)計(jì)與選用
上模坐部分執(zhí)行GB/T2855.5-1990
下模座部分執(zhí)行GB/T2855.6-1990
凹模用長(zhǎng)銷和固定裝置用銷執(zhí)行GB119-86B型
凸輪用銷用銷執(zhí)行GB119-86D型
連接用內(nèi)六角螺釘執(zhí)行GB70-85
開(kāi)槽圓柱頭螺釘執(zhí)行GB65-85
其具體尺寸和其他未說(shuō)明的零部件請(qǐng)參考零件圖。
3.4 模具零件的固定方法，安裝與工作過(guò)程
3.4.1 模具零件的固定方法
3.4.1.1 凸模的固定
沖孔凸模以及落料凸模適合壓入法，定位配合部分采用H7/m6配合，利用臺(tái)階結(jié)構(gòu)限制軸向移動(dòng)，注意臺(tái)階結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)使H>△D，△D≈1.5~2.5mm，H≈3~8mm。
它的特點(diǎn)是連接牢固可靠，對(duì)配合孔的精度要求較高，加工成本高。裝配過(guò)程為，將凸模固定板型孔臺(tái)階朝上，放在兩個(gè)等高墊塊上，將凸模工作端朝下放入型孔對(duì)正，用壓入機(jī)分多次壓入，要邊壓入邊檢查凸模垂直度，并注意過(guò)盈量、表面粗糙度，導(dǎo)入圓角和導(dǎo)入斜度。壓入后臺(tái)階面要接觸，然后將凸模尾端磨平。壓入時(shí)最好在手動(dòng)壓力機(jī)上進(jìn)行，首次壓入時(shí)不要超過(guò)3mm。本次設(shè)計(jì)，導(dǎo)正銷的固定可參考此凸模固定的方法。
3.4.1.2 凹模的固定
凹模一般采用螺釘和銷釘固定。螺釘和銷釘?shù)臄?shù)量，規(guī)格及他們的位置可根據(jù)凹模的大小，可在標(biāo)準(zhǔn)的典型組合中查得。位置可根據(jù)結(jié)構(gòu)需要做適當(dāng)調(diào)整。螺孔、銷孔之間及他們到模板邊緣的尺寸，應(yīng)滿足有關(guān)設(shè)計(jì)要求。凹模洞孔軸線應(yīng)與凹模頂面保持垂直，上下平面應(yīng)保持平行，型孔的表面有表面粗糙度的要求，Ra=。凹模材料選擇與凸模一樣，但熱處理后的硬度應(yīng)略高于凸模。本次設(shè)計(jì)便遵循了以上原則，凹模采用了4個(gè)M6螺釘和2個(gè)Φ5銷釘來(lái)固定，材料和尺寸、行位公差等發(fā)面都進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使凹模的安裝固定滿足要求。
3.4.1.3 導(dǎo)柱導(dǎo)套的固定
導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合精度，根據(jù)沖裁模的精度、模具壽命、間隙大小來(lái)選用。本設(shè)計(jì)中，沖裁的條料很薄，模具精度、壽命有較高的要求，查表4.1，選用H6/h5配合的Ⅰ級(jí)精度模架，屬于過(guò)度配合，在安裝完成后導(dǎo)柱運(yùn)動(dòng)自如即可。導(dǎo)套與模架之間采用H7/r6的過(guò)盈配合，將導(dǎo)套卡死在模架中，防止竄動(dòng)，導(dǎo)柱與下模座的固定方式采用H7/r6的過(guò)盈配合，將導(dǎo)柱卡死下在模座中。
表3-3 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合要求
配合形式
導(dǎo)柱直徑
模架精度等級(jí)
配合后的過(guò)盈量
Ⅰ級(jí)
Ⅱ級(jí)
配合后的間隙值
滑動(dòng)配合
≤18
＞18~28
＞28~50
＞50~80
＞80~100
≤0.010
≤0.011
≤0.013
≤0.015
≤0.018
≤0.015
≤0.018
≤0.022
≤0.025
≤0.028
－
滾動(dòng)配合
＞18~35
－
－
0.010~0.020
3.4.1.4 模柄的固定
模柄的作用是把上模部分與壓力機(jī)的滑塊連接起來(lái)，并將作用力傳給模具。模柄依據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，固定方式有很多，在進(jìn)行一般沖壓時(shí)，帶凸圓的模柄用3~4個(gè)螺釘和附加的銷釘與上模座固定連接，它主要用于大型模具或上模中開(kāi)有推板孔的中小型模具；壓入式模柄是采用過(guò)度配合（H7/m6）并加銷釘以防止轉(zhuǎn)動(dòng)，使之與上模座固定連接，它主要用于上模座較厚又沒(méi)有開(kāi)設(shè)推板孔或上模比較重的場(chǎng)合；旋入式模柄則是通過(guò)螺紋與上模座固定連接并加防松螺釘，以防止松動(dòng)，它主要用于中小型有導(dǎo)柱的模具。本套模具采用壓入式模柄。
3.4.1.5 各銷的固定與配合公差
固定凹模和固定板用的長(zhǎng)銷均采用H9/h8的過(guò)度配合。
3.4.2 模具的安裝及裝配
3.4.2.1 裝配內(nèi)容及裝配順序選擇
模具裝配的內(nèi)容有：選擇裝配基準(zhǔn)、組件裝配、調(diào)整、修配、總裝、研磨拋光、檢驗(yàn)和試沖等環(huán)節(jié)，通過(guò)裝配達(dá)到模具的各項(xiàng)指標(biāo)和技術(shù)要求。通過(guò)模具裝配和試沖也將考核制件的成形工藝、模具設(shè)計(jì)方案和模具制造工藝編制等工作的正確性和合理性。在模具裝配階段發(fā)現(xiàn)的各種技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題，必須采取有效措施妥善解決，以滿足試制成形的需要。
模具裝配工藝規(guī)程包括：模具零件和組件的裝配順序，裝配基準(zhǔn)的確定，裝配工藝方法和技術(shù)要求，裝配工序的劃分以及關(guān)鍵工序的詳細(xì)說(shuō)明，必備的二級(jí)工具和設(shè)備，檢驗(yàn)方法和驗(yàn)收條件等。
級(jí)進(jìn)模的凹模是裝配基準(zhǔn)件，所以應(yīng)先裝下模，再以下模為準(zhǔn)裝配上模。
在本模具中，采用了整體式結(jié)構(gòu)凹模，使裝配簡(jiǎn)單，凹模強(qiáng)度提高，裝配時(shí)先將整個(gè)凹模用螺釘和銷初步固定在下模座上面，然后進(jìn)行各組凸、凹模的預(yù)配，檢查間隙均勻程度，修整合格后再把凹模緊固在下模座上。凹模固定完畢后，再以凹模定位裝配凸模，把凸模利用凸模固定板裝入上模座，試沖達(dá)到要求后，用銷釘定位固定，再裝如其它輔助零件。
3.4.2.2 本模具的裝配過(guò)程
1）沖孔落料凸、凹模的預(yù)配
沖孔落料的凸、凹模直接按照在固定板上設(shè)計(jì)位置進(jìn)行裝配即可，因?yàn)樵谕拱寄９潭ò宓脑O(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)定位準(zhǔn)確，此時(shí)只要將凸凹模逐個(gè)插如相對(duì)應(yīng)的模型孔中，檢查凸、凹模的配合情況，目測(cè)其配合間隙的均勻程度，若有不妥再進(jìn)行修正。
2）凸模與凸模固定板導(dǎo)向孔預(yù)配
把凸模固定板合到凹模上，對(duì)準(zhǔn)各型孔后夾緊，然后把凸模逐個(gè)插入相應(yīng)的凸模固定板導(dǎo)向孔行進(jìn)入凹模刃口，檢查凹模垂直度，若誤差太大，應(yīng)修正卸料板導(dǎo)向孔。
3）卸料板的安裝
卸料板的安裝精度要求不高，在裝配完成后精度調(diào)整可以迅速達(dá)到精度要求。依次將彈性橡膠、卸料螺釘、凸模插入卸料板導(dǎo)向孔中即可。
4）裝配下模
首先按下模板中心線找正凹模位置，通過(guò)凹模板螺孔配鉆下模板上的螺釘孔，再將凹模用螺釘緊固后，鉆鉸銷孔，打入凹模用定位銷，在凹模上的對(duì)應(yīng)位置裝上擋料塊。
5）配裝上模
首先將卸料板套在凸模上，配鉆凸模固定板上的卸料螺釘孔。在上模架上畫出凸模固定板螺孔、卸料螺釘孔的位置，鉆螺釘孔后，將上模板、凸模墊板，凸模固定板、彈性橡膠用螺釘緊固在一起，同時(shí)復(fù)查凸、凹模間隙，并用切紙法檢查間隙合適后，緊固螺釘，鉆鉸銷孔，打入銷釘定位
6）模具裝配后總體協(xié)調(diào)性檢查。
3.4.2.3 典型零件的裝配要點(diǎn)
1）模柄的裝配
裝配前要檢查模柄和上模座配合部位的尺寸精度（H7/h6）和表面粗糙度，并檢驗(yàn)?zāi)Ｗ惭b面與平面的垂直精度。裝配時(shí)將上模座放平，在壓力機(jī)上將模柄慢慢壓入（或用銅棒慢慢打入）模座，要邊壓邊檢查模柄的垂直度，直至模柄的臺(tái)階面與安裝孔的臺(tái)階面相接觸為止。檢查模柄相對(duì)上模座上平面的垂直精度。
2）凸模固定板的裝配
本次設(shè)計(jì)是采用的壓入式的凸模與固定板的裝配，壓入式凸模（沖孔凸模、落料凸模和翻邊凸模）與固定板的裝配過(guò)程與模柄的裝配過(guò)程基本相同，參照上面的內(nèi)容。
3）模架的技術(shù)要求及裝配
模架裝配的技術(shù)要求：
要求一：組成模架的各零件必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，導(dǎo)柱個(gè)導(dǎo)套的配合應(yīng)符合相應(yīng)的要求。
要求二：裝配成套的模架，上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱的軸線對(duì)下模座下平面的垂直度和導(dǎo)套孔的軸線對(duì)上模座上平面的垂直度應(yīng)符合相應(yīng)的要求，見(jiàn)表3-4。
要求三：裝配后的模架，上模座在導(dǎo)柱上滑動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)和無(wú)卡滯現(xiàn)象。
要求四：模架的工作表面不應(yīng)有碰傷、凹痕及其它機(jī)械損傷。
表3-4模架分級(jí)技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng)目
檢查項(xiàng)目
檢測(cè)尺寸
/mm
模架精度等級(jí)
0Ⅰ，Ⅰ級(jí)
0Ⅱ，Ⅱ級(jí)
公 差 等 級(jí)
A
上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度
≤400
5
6
＞400
6
7
B
導(dǎo)柱的軸線對(duì)下模座下平面的垂直度
≤160
4
5
＞160
5
6
C
導(dǎo)套孔的軸線對(duì)上模座上平面的垂直度
≤160
4
5
＞160
5
6
模架的裝配：
冷沖模架的裝配方法有壓入法、粘接法和低熔點(diǎn)合金澆注法。目前，大都采用壓入式過(guò)盈配合。
當(dāng)沖壓材料厚度小于2mm的小型零件時(shí)，若其沖壓精度要求不高，所始用的沖模模架可采用粘接劑或低熔點(diǎn)合金裝配法，將導(dǎo)柱、導(dǎo)套與模座固定。粘接法和低熔點(diǎn)合金澆注法對(duì)模座上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套安裝工藝孔，以及導(dǎo)柱、導(dǎo)套的裝合部分的尺寸精度要求都不高，這樣便于沖模的加工和維修。裝配前，將上、下模座的孔擴(kuò)大，降低其加工要求。裝配時(shí)，先將模架的各零件安放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙希缓?，在模座孔與導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間注入粘接劑或澆注低熔點(diǎn)合金，可使導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定。
3.4.3 本模具的工作過(guò)程及特點(diǎn)
3.4.3.1 工作過(guò)程
本模具的工作工位共有三個(gè)工位，如排樣圖所示
第1工位：落料工件的外行
第2工位：沖孔φ8
第3工位：淺拉深
工作時(shí)，條料在送進(jìn)過(guò)程中前兩個(gè)工件送達(dá)工作位置，壓力機(jī)的滑塊下行，帶動(dòng)模柄下降，上模架隨之下降，進(jìn)而由凸模和凹模對(duì)條料進(jìn)行沖裁和拉深，當(dāng)下一次送進(jìn)時(shí)前一個(gè)工件從凹模的孔中漏出，前兩個(gè)工件之后的其他工件通過(guò)設(shè)置在凹模上面的擋料板來(lái)達(dá)到工作位置，重復(fù)以上過(guò)程從而實(shí)現(xiàn)效率很高的連續(xù)生產(chǎn)。
3.5 典型零件加工工藝
凸、凹模是沖裁模的主要工作零件，凸模和凹模都有與制件一樣的鋒利刃口，凸模和凹之間存在一周很小的間隙。在沖裁時(shí)，特別是拉深時(shí)，坯料對(duì)凸模和凹模刃口產(chǎn)生很大的側(cè)壓力，導(dǎo)致凸模和凹模都與制件或廢料發(fā)生摩擦、磨損。模具刃口越鋒利，沖裁件斷面質(zhì)量越好，沖裁精度越高[8]。合理的凸、凹模間隙能保證制件有較好的斷面質(zhì)量和較高的尺寸精度，并且還能降低沖裁力和延長(zhǎng)模具始用壽命。凸、凹的設(shè)計(jì)有五點(diǎn)要求：①結(jié)構(gòu)合理；②高的尺寸精度、行為精度、表面質(zhì)量和刃口鋒利；③足夠的剛度和強(qiáng)度；④良好的耐磨性；⑤一定疲勞強(qiáng)度。對(duì)凸、凹模的技術(shù)要求見(jiàn)下表3-5。
表3-5沖裁凸、凹模的技術(shù)要求
項(xiàng)目
加 工 要 求
尺寸精度
達(dá)到圖樣設(shè)計(jì)要求，凸、凹模間隙合理、均勻
表面形狀
凸、凹模側(cè)壁要求平行或稍有斜度，大端應(yīng)位于工作部分，決不允許有反傾斜
位置精度
圓形凸模的工作部分對(duì)固定部分的同軸度誤差小于工作部分公差的一般。凸模端面應(yīng)與中心線垂直
對(duì)于連續(xù)模，凹?？着c固定板凸模安裝孔、卸料板孔孔位應(yīng)一致，各步步距應(yīng)等于側(cè)刃的長(zhǎng)度
表面粗糙度
刃口部分的表面粗糙度Ra為0.4μm，固定部分的表面粗糙度Ra為0.8μm，其余為6.3μm，刃口要求鋒利
硬度
凹模工作部分硬度為60~64HRC，凸模工作部分硬度58~62HRC，對(duì)于鉚接的凸模，從工作部分到固定部分硬度之間降低，但最小不小于38~40HRC
3.5.1 凹模的加工工藝
本模具中凹模的形狀對(duì)稱，需加工的形狀有圓形、方形，形狀比較復(fù)雜，并且凹模上定位孔較多，孔間距離有要求，凹模材料較硬，普通機(jī)機(jī)加工難以保證精度要求和結(jié)構(gòu)形狀，故采用電火花加工。加工過(guò)程如下：
1）準(zhǔn)備毛坯：用圓鋼鍛成方形毛坯，并退火；
2）平磨：磨上、下兩平面和角尺面；
3）鉗工劃線：劃出型孔輪廓線及螺孔、銷孔位置；
4）切除中心廢料：先在型孔適當(dāng)位置鉆孔，然后用帶鋸機(jī)去除中心廢料；
5）熱處理：淬火與回火，檢查硬度，表面硬度要求達(dá)到58~62HRC；
6）平磨：