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濾清器固定架沖壓模具設(shè)計
1緒 論
近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具設(shè)計與制造水平有了較大提高，大型、精密、復(fù)雜高效和長壽命模具的需求量大幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。
1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
1.1.1國內(nèi)模具的現(xiàn)狀
沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電機、家電和通信等行業(yè)零部件的成形。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高，能成形復(fù)雜零件，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，在某些領(lǐng)域已經(jīng)取代機械加工，并正逐步擴大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測到本世紀(jì)中，機械零部件中60%的粗加工，80%的精加工要由模具來完成。因此沖壓技術(shù)對發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。
經(jīng)調(diào)查，全國模具行業(yè)從業(yè)人員的崗位分布情況大致如下：從事模具設(shè)計，模具工藝過程實施，產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和監(jiān)督工作的人員占總數(shù)的42%；其次是具體生產(chǎn)設(shè)備的操作，模具的制造、調(diào)試和維修，從事這類工作的是智能型操作人員，占總數(shù)的26%；三是從事生產(chǎn)組織，技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)管理工作的人員，占總數(shù)的14%；四是從事模具營銷工作和售后技術(shù)服務(wù)的人員，占總數(shù)的9%；五是個體、行政管理人員，占總數(shù)的9%。
從20世紀(jì)80年代初開始，工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)，已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為一個獨立的工業(yè)部門，而且其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，中國的模具工業(yè)發(fā)展十分迅速；近年來，一直以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。目前，中國約有17000多個模具制造廠點，從業(yè)人數(shù)60多萬；2001年中國模具工業(yè)總產(chǎn)值達320億元人民幣，中國模具工業(yè)的技術(shù)水平取得了長足的進步。國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越多且越來越高的要求巨大的市場需求推動著中國模具工業(yè)更快地發(fā)展。2001年中國大陸制造業(yè)對模具的市場需求量約為430億元人民幣；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)雜高效和長壽命模具需求的增長將遠(yuǎn)超過每年10%的增幅。
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，國企改革也在進行之中，但總體來看，體制和機制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟，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)達國家大多是15～20萬美元，有的高達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。?
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。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，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經(jīng)濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2） 在模具設(shè)計制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3） 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4） 在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5） 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6） 發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)；???
7） 模具的精度將越來越高；?
8） 模具研磨拋光將自動化、智能化；??
9） 研究和應(yīng)用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程；??
10）開發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產(chǎn)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)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場年交易總額為600～650億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例占到50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、"大而精"。2004年中國模協(xié)在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯(lián)合會（VDMA）工模具協(xié)會了解到，德國有模具企業(yè)約5000家。2003年德國模具產(chǎn)值達48億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國模具產(chǎn)值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具工藝設(shè)計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多15～20萬美元，有的達到 25～30萬美元。國外先進國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％
沖壓技術(shù)的發(fā)展主要反映在以下5個方面：
（1）模具的計算機輔助能力設(shè)計和輔助制造技術(shù)
采用該技術(shù)，模具設(shè)計和制造效率一般可提高2-3倍，模具生產(chǎn)周期可縮短1/2-1/3。目前，已達到CAD/CAM一體化，模具圖紙只是作為檢驗?zāi)＞咧谩?
（2）工藝分析中的板料成形模擬仿真技術(shù) （沖壓CAE）
（3）快速模具制造技術(shù)的發(fā)展
將快速成形（RPM）技術(shù)與各種常規(guī)的鑄造、粉末燒結(jié)工藝相結(jié)合而發(fā)展起來的快速模具制造技術(shù)以及低熔點合金模具，樹脂模具都可用于冷沖壓成形。??
（4）采用沖壓新工藝
精密沖裁、液壓成形、沖壓焊接復(fù)合工藝等特種沖壓工藝的采用，使沖壓工藝的應(yīng)用范圍進一步擴大，沖壓制件的質(zhì)量和效率大大提高，從而使生產(chǎn)成本進一步降低。
（5）冷沖壓生產(chǎn)的機械化和自動化
為了滿足大批量生產(chǎn)的需要，沖壓設(shè)備已由單工位的低速壓力機發(fā)展到多工位的高速壓力機；在高速壓力機上采用多工位的級進模進行沖壓加工，使冷沖壓生產(chǎn)達到高度自動化；汽車覆蓋件可采用自動送料、自動取件、自動傳送的流水線生產(chǎn)。
我做的是冷沖壓模具設(shè)計，冷沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因為它通常是在室溫下進行加工，所以稱為冷沖壓。
在大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實習(xí)，我熟練地掌握了機械制圖、機械設(shè)計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學(xué)習(xí)的目的于模具設(shè)計這個實踐性非常強的設(shè)計課題，我們進行了大量的實習(xí)。經(jīng)過在新飛電器有限公司、洛陽中國一拖的生產(chǎn)實習(xí)，我對于模具特別是沖壓模具的設(shè)計步驟有了一個全新的認(rèn)識，豐富了各種模具的結(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零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設(shè)計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計。
2 濾清器固定架的工藝方案的制定
2.1濾清器固定架的工藝性分析
沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應(yīng)性，一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的是幾何形狀、尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應(yīng)能滿足材料較省、工序較少、模具加工較易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等要求。
根據(jù)設(shè)計題目的要求可知，空氣濾清器固定架如圖2.1所示，該沖壓件的材料為08鋼，板厚為2.5 mm，該零件外形對稱，兩端各有兩個直徑為10的孔，且零件中間有一彎曲部分，無尖角、凹陷，大批量生產(chǎn)，該零件是典型的板料沖壓成形件。
圖2.1 空氣濾清器固定架
2.1.1濾清器固定架的精度和粗糙度
（1）精度 沖壓件的經(jīng)濟精度一般為IT11-IT12級，最高可達IT8—IT10級，沖孔比落料精度約高一級。
（2）斷面粗糙度 沖壓件的斷面粗糙度一般為Ra12.5—50，最高可達Ra6.3，具體數(shù)值可根據(jù)設(shè)計手冊查表可得。
2.1.2濾清器固定架毛坯尺寸的計算
濾清器固定架形狀較簡單，毛坯為矩形?？紤]到中性層位移，算出零件各部分圓角長度以及彎曲長度相加即可得到工件的總面積。
根據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料展開長度，應(yīng)等于中性層的展開長度。中性層的位置以曲率半徑ρ表示，通常用下面的經(jīng)驗公式計算。
ρ=r+xt (2.1)
式中 r——零件的內(nèi)彎曲半徑
t——板料的厚度
x——中性層位移系數(shù)
表2.1 板料彎曲時中性層位移系數(shù)
r/t 1 2
2.8 4 5
6 ≥8
x 0.32 0.38 0.4 0.42 0.44 0.46 0.5
此零件 有三處不同彎曲的半徑大小
當(dāng)r=10時 查表得中性層位移系數(shù)x=0.42
得 (mm)
當(dāng) r=7 時 查表得中性層位移系數(shù)x=0.4
得 (mm)
當(dāng) r=81時 查表得中性層位移系數(shù)x=0.5
得 (mm)
根據(jù)計算得中間圓弧為
對于計算圓角半徑的彎曲件時，坯料長度等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和。既
(2.2)
式中 ——坯料展開總長度，mm。
——彎曲中心角，；
——兩側(cè)直線部分長度，mm。
中間大圓弧的長度為(mm)
中間凸緣弧長為(mm)
經(jīng)計算坯料展開總長度 =(59.34+10+17.34+8.72+64.76)2=327.466(mm)
寬度 =75(mm)
坯料面積為 327.46675=24559.95()
2.1.3零件的排樣圖
排樣是指沖件在條料、帯料或板料上布置的方法。沖壓件的合理布置，與沖壓件的外形有很大關(guān)系，對材料利用率的大小有直接影響，本次設(shè)計采用直排。如圖2.3所示
搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)寬度，由板厚2.5mm查表2.2得，沿邊搭邊為2.2mm，工件間搭邊為2.5mm。
表2.2 搭邊a和a的數(shù)值
材料厚度t/mm
圓件最小搭邊值
2.0-2.5
工件間a
2.2
側(cè)邊a
2.5
圖2.3排樣圖
材料的利用率計算：
一個進距內(nèi)的材料利用率可以按一下公式計算：
（2.3）
式中 A — 沖裁件的面積（mm）；
n — 一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目；
b — 條料寬度(mm)；
h — 進距(mm)；
=93.16%
2.2計算沖壓力和初選壓力機
2.2.1沖裁力計算
（2.4）
式中 L—沖裁件周長（mm）,L=（+）2=（327.466+75）2=804.932(mm)；
t —材料的厚度（mm），t=2.5mm；
—材料抗剪強度（MPa）。
本零件兩端各有兩個直徑為10的孔，計算時應(yīng)該加入其中。選擇設(shè)備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動等因素，實際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取
（2.5）
式中 —材料抗拉強度，(Mpa); 08鋼 =280~390Mpa，取
所以
++
=++
=926.86（KN）
（2）推件力
（2.6）
式中 n — 卡在凹模洞里的工件數(shù)；
— 推件力系數(shù)；查表2.3，推件力系數(shù)??；
所以
=64.88（KN）
（3）卸料力
卸料力的大小于凸模凹模之間的間隙、工件形狀、材料種類及材料上所涂的潤滑劑的質(zhì)量等因素有關(guān)，其計算公式為：
（2.7）
式中 — 卸料力系數(shù)，查表2.3，卸料力系數(shù)=0.12；
所以
=111.22（KN）
表2.3 推件力系數(shù)、頂件力系數(shù)和卸料力系數(shù)
料厚/mm
K
K
K
08鋼 1~5
0.07
0.06
0.12
2.2.2沖壓設(shè)備的初選
（1）壓力機的噸位應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總力。
（2.8）
=926.86+64.88+111.22
=1102.96（KN）
（2） 根據(jù)模具結(jié)構(gòu)選擇壓力機類型的沖程次數(shù)，本工序工件需從模具中間出件，根據(jù)總的沖裁力大小選擇壓力機型號為J31-160閉式單點單動壓力機，公稱壓力為1600KN，最大閉合高度為370mm，最小閉合高度為250mm。
2.2.3 模具壓力中心的確定
沖模對工件施加的沖壓合力的中心稱為沖壓壓力中心，要使模具正常工作，必須使壓力中心與模柄的中線線相重合，從而使壓力中心與所選設(shè)備滑塊的中心相重合。此設(shè)計的毛坯為圓形，模具的壓力中心位于圓心。
3 沖孔、落料復(fù)合模的設(shè)計
3.1沖孔、落料復(fù)合模主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1.1 落料凹模
（1）外形尺寸
凹模受力復(fù)雜，很難按理論方法精確計算，對于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸一般不做強度校核，可用下述經(jīng)驗公式確定尺寸。
凹模高度 （3.1）
凹模壁厚 （3.2）
式中 —沖裁件的最大外形尺寸,(mm)；
—系數(shù)，考慮板料厚度的影響，可查表3.1，取=0.165
表3.1系數(shù)K值
b/mm
料厚t/mm
0.5
1
2
3
>3
<50
0.3
0.35
0,42
0.5
0.6
50~100
0.2
0.22
0.28
0.35
0.42
100~200
0.15
0.18
0.2
0.24
0.3
>200
0.1
0.12
0.15
0.18
0.22
所以
(mm)
綜合沖裁力大小及其他方面因素取凹模高度80mm,考慮模具現(xiàn)實結(jié)構(gòu)等問題取凹模的壁厚為85mm。
則凹模的尺寸為： l=327+285=500（mm）
a=75+285=245（mm）
（2）凹模的固定形式
利用螺釘和銷釘固定在下模座上。
（3）材料
落料凹模的材料采用CrMo12V。
3.1.2 沖孔凸模
根據(jù)典型圓形凸模的結(jié)構(gòu)形式和尺寸，本零件需要沖直徑為10的孔，選擇JB/T 8057.2---1995,工作部分的直徑為10
凸模工作部分的長度應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來確定，凸模長度為：
（3.3）
式中 L----沖裁凸模的長度（mm）；
——凸模固定板的厚度，取決于沖壓件的厚度t，一般在沖制t＜1.5mm的板料時，為15-25mm；當(dāng)t=1.5-2.5mm時，為20-25mm；
——卸料板的厚度（mm）；
H——附加長度，主要考慮凸模進入凸模的深度（0.5-1mm）、總修磨量（10-15mm）以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離（15-20mm）
考慮到?jīng)_孔后沖裁件易卡在沖頭上，故采用卸料板導(dǎo)向凸模。凸模最大允許長度公式為：
l0.20
式中為材料的剪切強度，08鋼剪切強度為280-420Mpa，取300
l=135（mm）
取凸模長度L=80mm,采用線切割加工，設(shè)計凸臺與固定板固定，并用螺釘與模座連接。凸模材料為CrMo12V，熱處理56~60HRC[2]。
3.1.3 沖孔凹模的設(shè)計
因為零件結(jié)構(gòu)簡單，總體尺寸不大沖孔凹模采用整體式矩形凹模較為合理，通過螺釘與模座固定在一起，固定時將壓力中心與模柄中心重合。
模具厚度的確定公式為：
H=KB （3.4）
式中：K——系數(shù)值，根據(jù)板厚度確定；
B——沖裁件的最大外形尺寸；
查板厚系數(shù)值[2],查得K=0.35
根據(jù)公式（3-9）得：H=KB
=0.35×60
=21mm
取H1=25mm；
查表取標(biāo)準(zhǔn)值，取M=400mm；
所以，凹模輪廓尺寸為400mm, 材料選用CrMo12V。
3.1.4 凸凹模
(1)外形尺寸
根據(jù)此前確定的落料凹模的厚度，在保證凸凹模強度的要求下，取凸凹模的長度為500mm;凸凹模的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)外緣之間的壁厚決定于沖裁件的尺寸，從強度上考慮，壁厚受最小值限制，一般由經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定，具體數(shù)據(jù)參考表3.2,得知最小壁厚為5.8mm
表3.2 凸凹模最小壁厚
料厚/mm
2.5
2.1
最小壁厚/mm
5.8
5.0
最小直徑/mm
25
25
根據(jù)此前的計算得出落料凹模的刃口尺寸為401.18，兩刃口尺寸即凸凹模的邊界尺寸，經(jīng)分析滿足最小壁厚要求。
（2）凸凹模的固定形式
利用螺釘和銷釘固定在上模座上，與模座間有墊片。
（3）材料
凸凹模的材料采用CrMo12V。
3.1.5凸、凹模間隙值的確定
沖裁凸模和凹模之間的間隙，不僅對沖裁件的質(zhì)量有極重要的影響，而且影響模具的試用壽命、沖裁力、卸料力和推件力等，因此，沖裁間隙是一個非常重要的工藝參數(shù)。但很難找到一個固定的間隙值能同時滿足沖裁件質(zhì)量最佳、沖模的使用壽命最長、沖裁力最小等各方面的要求。因此，在沖壓實際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具的使用壽命這三個因素綜合考慮，給間隙規(guī)定一個范圍值，即選擇合理的間隙。
落料、沖孔模刃口使用間隙，查表3.3得沖裁初始雙邊間隙值
Z=0.360mm，Z=0.500mm。
表3.3 沖裁模初始雙面間隙
材料厚度(mm)
Z
Z
2.5
0.360
0.500
3.1.6 凸、凹模刃口尺寸的確定
（1）確定凹凸模刃口尺寸的原則
①落料件的尺寸取決于凹模，因此落料模應(yīng)先決定凹模尺寸，用減少凸模尺寸來保證合理間隙。
②考慮到刃口磨損對沖件尺寸的影響：刃口磨損后尺寸變大，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最小極限尺寸；刃口磨損后尺寸變小，其刃口的基本尺寸應(yīng)接近或等于沖件的最大極限尺寸。
（2）凸凹模分別加工時的工作部分尺寸
①落料凸、凹模刃口尺寸
表3.4沖裁時凸模、凹模的制造公差
基本尺寸/mm
凸模偏差
/mm
凹模偏差
/mm
18
0.020
0.020
>18~30
0.020
0.025
>30~80
0.020
0.030
>80~120
0.025
0.035
>120~180
0.030
0.040
>180~260
0.030
0.045
>260~360
0.035
0.050
根據(jù)表3.4，查得凸凹模的制造公差為：
凸模（mm）
凹模（mm）
為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙（Z），凸模和凹模制造公差必須保證
（3.5）
（mm）
（mm）
因為 （滿足間隙公差條件）
由于零件為矩形且比較簡單，所以凸凹?？梢苑珠_加工，且零件的公差等級為IT10級，查表3.5可得標(biāo)準(zhǔn)公差為0.23mm，即。
表3.5標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值/
基本尺寸/mm
公 差 等 級
IT10
IT11
IT12
>80~120
140
220
350
>120~180
160
250
400
>180~250
185
290
460
>250~315
210
320
520
>315~400
230
360
570
落料凹模的尺寸：
（3.6）
落料凸模的尺寸：
（3.7）
式中 D — 落料件外徑的基本尺寸，（mm）；
、—凸、凹模的制造公差，（mm）；
— 工件的制造公差，（mm）；
— 磨損系數(shù)，這里零件的公差等級為IT10取系數(shù)x=1；
Z— 最小合理間隙，（mm）。
所以， 落料凹模的尺寸為：
=326.77（mm）
落料凸模的尺寸為：
=326.41（mm）
②沖孔凸、凹模刃口尺寸
表3.6沖裁時凸模、凹模的制造公差
基本尺寸/mm
凸模偏差
/mm
凹模偏差
/mm
>120~180
0.030
0.040
>180~260
0.030
0.045
>260~360
0.035
0.050
根據(jù)表3.6，查得凸凹模的制造公差為：
凸模（mm）
凹模（mm）
零件的公差等級為IT10級，制造公差為0.23mm，即=0.23mm。
沖孔凸模的刃口尺寸：
（3.8）
沖孔凹模的刃口尺寸：
（3.9）
式中 — 沖孔件的最小極限尺寸，（mm），=10mm；
— 工件的制造公差，（mm）；
所以，沖孔凸模的刃口尺寸為：
=11.23（mm）
沖孔凹模的刃口尺寸為：
=11.59（mm）
③孔距尺寸：
=
=50±2×0.23×0.125
=50±0.0575（mm）
3.2模具總體結(jié)構(gòu)方案
沖孔、落料復(fù)合模能在壓力機一次行程內(nèi)，完成沖孔、落料兩道工序。完成這兩道工序的過程中，沖壓件材料無需進給移動。
復(fù)合模具有主要的特點：
（1） 沖壓件精度較高，不受送料誤差的影響，內(nèi)外形相對位置一致性好；
（2）沖件表面較為平整；
（3）適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料；
（4）可充分利用短料和邊角余料等。
3.2.1模具結(jié)構(gòu)
根據(jù)零件的沖壓工藝方案可知，此工序模為沖孔落料復(fù)合模。
3.2.2操作與定位方式
為了降低復(fù)合模具的成本，采用手工送料方式。同時因為零件尺寸不大，條料寬度板厚適中，所以采用兩側(cè)定位板定位。
3.2.3卸料方式
考慮到零件的結(jié)構(gòu)形狀為矩形，料厚為2.5mm，材料硬度適中，采用彈性卸料方式。
3.2.4模架類型的選擇
考慮到工件的工藝特點，本套單工序模具采用雙側(cè)導(dǎo)柱模架。
3.2.5 螺釘與圓柱銷的設(shè)計與選用
1.螺釘尺寸的設(shè)計與選用
按照螺釘所承受力，可近似計算出螺釘?shù)闹睆?，計算公式為?
d=
式中：P——最大沖裁力N；
n——螺釘數(shù)；
σ——螺釘材料的極限強度，MPa；
d——螺釘計算直徑。
螺釘材料選用45鋼，它的極限強度σ=500MPa；選取螺釘數(shù)為四個，所以螺釘直徑為：
d=
=12mm
所以查標(biāo)準(zhǔn)最少直徑為M12即可，本次設(shè)計選用M12和M12的螺釘。
2.圓柱銷的設(shè)計與選用
設(shè)計中選用圓柱定位銷定位，由于圓柱銷所承受的壓力不是很大，所以可查圓柱銷標(biāo)準(zhǔn)值[2]，查得圓柱銷的尺寸為φ12mm，防轉(zhuǎn)圓柱銷的尺寸選φ12mm。
3.2.6 卸料板
（1）結(jié)構(gòu)形式
合理的卸料板結(jié)構(gòu)形式是模具能否正常工作的重要環(huán)節(jié)之一。卸料板除了進行卸料外，在某些模具中還起到保護凸模的作用。因為此工件的比較薄，要求平整的落料，可采用無導(dǎo)向的彈壓卸料板。材料采用45鋼。
（2）外形尺寸
卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙:
(3.10)
式中 —工件材料的厚度，(mm)； =2.5mm.
所以 =0.1~0.2=0.25~ 0.4(mm)
這里取；
根據(jù)模具的尺寸等綜合因素考慮，取卸料板寬度B=500mm；根據(jù)卸料板寬度尺寸查表3.7得出卸料板的厚度h=18mm。
表3.7卸料板厚度
料厚/mm
卸料板寬度B/mm
80~125 125~200 >200
>1.5-2.5 14 16 18
3.2.7 擋料裝置
擋料裝置在單工序落料或復(fù)合模中，主要作用是保持沖件輪廓的完整和適量的搭邊。根據(jù)此落料拉深復(fù)合模的設(shè)計，選用固定的導(dǎo)料銷進行導(dǎo)料，擋料裝置選用擋料螺栓進行擋料，材料采用45鋼。
3.2.8 模座
（1）外形尺寸
根據(jù)落料凹模的尺寸d=327mm,確定下模座的尺寸為，根據(jù)下模座的尺寸確定上模座的尺寸為。
（2）模座的材料
本設(shè)計從降低模具成本考慮選用鑄鐵HT200作為模座的材料。
3.2.9 模柄
根據(jù)所選壓力機的模柄孔，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)的模柄D=200mm。
3.2.10 推桿
推桿的長度
（3.11）
式中 — 推出狀態(tài)下，推桿在上模座內(nèi)的長度，（mm）；
— 壓力機結(jié)構(gòu)尺寸，（mm）；
— 考慮各種誤差而附加的常數(shù)，取10~15mm。
所以，
=140（mm）
3.2.11 導(dǎo)柱、導(dǎo)套
選用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，選用時應(yīng)注意，長度應(yīng)保證上模座在最低位置時，導(dǎo)柱上表面與上模座頂面距離不小于10~15mm，而下模座底面與導(dǎo)柱面的距離不應(yīng)小于15mm，導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)套的長度保證在沖壓開始時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套10mm以上。選用A型的導(dǎo)套、導(dǎo)柱，直徑分別是D=mm，d=mm。材料采用20鋼。
3.2.12 沖模閉合高度的確定
沖模閉合高度是指滑塊在下死點即模具在最低的工作位置時，上模座的上平面至下模座的下平面之間的距離。沖模的閉合高度必須與壓力機的裝模高度相適應(yīng)。壓力機的裝模高度是指滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上平面間的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時為壓力機的最大裝模高度；當(dāng)連桿調(diào)至最長時為壓力機的最小裝模高度。
沖模的閉合高度應(yīng)介于壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間，其關(guān)系為：
－5mm+10mm （3.12）
經(jīng)分析可知=360mm；再根據(jù)壓力機的選擇可知壓力機的最小閉合高度=250mm；最大閉合高度=370mm。
3.3壓力機的校核
前面已經(jīng)初選的壓力機中根據(jù)總的沖裁力大小選擇壓力機型號為J31-160閉式單點單動壓力機，公稱壓力為1600KN，最大閉合高度為370mm，最小閉合高度為250mm。即可安裝
行程次數(shù)為45/min.因為生產(chǎn)批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核.滿足使用要求。
3模具總裝圖
1-緊固螺釘 2-上模座 3-凸模固定板 4-導(dǎo)套 5-落料凹模 6-卸料板 7-彈簧
8-凸凹模 9-下模座 10-凸凹模固定板 11-彈簧 12-導(dǎo)柱 13-推件塊 14-凸模
15-墊板 16-螺釘 17-推板 18-打桿 19-模柄
3.結(jié)束語
經(jīng)過兩個月左右的畢業(yè)設(shè)計，在老師的指導(dǎo)下，我完成了輕型汽車空氣濾清器固定架的沖壓工藝與模具設(shè)計。由于本次畢業(yè)設(shè)計是我第一次進行彎曲模具的設(shè)計，各項要求較高，為了能更好的完成設(shè)計任務(wù)，我從圖書館和網(wǎng)上查閱了大量的彎曲的設(shè)計資料，為后來的設(shè)計階段省下了不少時間，通過這次設(shè)計掌握了彎曲模具設(shè)計的方法和步驟，熟悉了相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，也學(xué)會了如何分析零件的工藝性，如何確定工藝方案，了解模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力和繪圖能力，模具的相關(guān)課程有了全面的復(fù)習(xí)。
盡管做了很多準(zhǔn)備工作，但在設(shè)計過程中暴露了不少問題，對模具專業(yè)知識還不能自如的運用，對很多概念上的知識、專業(yè)術(shù)語含糊不清，沒有做到深刻理解。模具設(shè)計中很多問題的解決都是通過從實踐得來的數(shù)據(jù)來確定并適當(dāng)做出選擇。
合理的彎曲工藝、先進的沖壓模具、高效的彎曲設(shè)備構(gòu)成了沖壓加工的三要素，彎曲加工的三要素是決定沖壓件質(zhì)量、精度和生產(chǎn)率的關(guān)鍵因素，三者不可分割。先進的沖壓模具只有配備先進的壓力機和采用優(yōu)質(zhì)的材料，才能充分發(fā)揮作用，做出一流的產(chǎn)品，取得較高的經(jīng)濟效益。
本次設(shè)計的工作量較大，落料，沖孔，彎曲各步驟的設(shè)計都涉及大量的計算，繪圖要求也比較高，AutoCAD及三維UG等繪圖軟件要熟練應(yīng)用，提高了自己獨立思考、工作的能力。雖然在設(shè)計過程中遇到了很多問題，經(jīng)過老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助及自己的不懈努力，這些問題都得到了及時地解決。
這次的畢業(yè)設(shè)計使我對冷沖壓模具設(shè)計有了一定的認(rèn)識，不僅是對自己大學(xué)三年的考核，也是在工作之前對自身的一次全面、綜合型的測試，為今后的工作做好了鋪墊和奠定了一定的基礎(chǔ)。
5致謝
首先感謝本人的導(dǎo)師丁老師，他對我的仔細(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。丁老師淵博的知識，誠懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，特別是遇到困難時，他給了我鼓勵和幫助，在這里我向他表示真誠的感謝！
感謝母校——河南機電高等?？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。
感謝和我在一起進行課題研究的同窗熊學(xué)舉同學(xué)，和他在一起討論、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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29
河南機電高等?？茖W(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表
學(xué)生姓名
康沖帥
學(xué) 號
111304331
指導(dǎo)教師
丁海
選題情況
課題名稱
空氣濾清器固定架模具設(shè)計
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無
開題報告
有
無
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進度
快
按計劃進行
慢
中期工作匯報及解答問題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績評定：
專業(yè)意見：
負(fù)責(zé)人：
2014年 3 月10日