ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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目 錄
1 引言…………………………………………………………………………………2
2 設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例……………………………………………………………………3
2.1設(shè)計(jì)步驟…………………………………………………………………………3
3 沖裁模具設(shè)計(jì)………………………………………………………………………4
3.1 制件………………………………………………………………………………4
3.2 制件工藝性分析…………………………………………………………………4
3.2.1 制件結(jié)構(gòu)要求……………………………………………………………4
3.2.2 制件精度和表面粗糙度要求……………………………………………5
3.2.3 連接片工藝性分析………………………………………………………5
3.3 制定工藝方案……………………………………………………………………6
3.3.1制定沖壓方案……………………………………………………………6
3.3.2確定連接片工藝性方案…………………………………………………6
3.4確定沖壓模具結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………………6
3.4.1定位零件…………………………………………………………………7
3.4.2卸料、壓料、出件方式…………………………………………………8
3.4.3連接片模具結(jié)構(gòu)形式的確定……………………………………………9
3.5相關(guān)工藝計(jì)算……………………………………………………………………9
3.5.1排樣與材料利用率………………………………………………………9
3.5.2計(jì)算沖壓力、選擇壓力機(jī)………………………………………………11
3.5.3壓力中心 ………………………………………………………………16
3.5.4計(jì)算刃口尺寸 …………………………………………………………17
3.5.5模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………………21
4 模具結(jié)構(gòu)總設(shè)計(jì)…………………………………………………………………29
總 結(jié) ………………………………………………………………………………30
致 謝 ………………………………………………………………………………31
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………32
1 引言
模具產(chǎn)品是工業(yè)產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)，模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和社會(huì)的高速發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，注塑模具設(shè)計(jì)也隨著科技發(fā)展明顯縮短生產(chǎn)周期，用一系列軟件對(duì)注塑模具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，大大縮短了生產(chǎn)周期。
本設(shè)計(jì)在注塑模具成型工藝飛速發(fā)展的時(shí)代條件下，用UG4.0軟件進(jìn)行建模，用CAD軟件進(jìn)行工程圖的繪制，多種軟件交替進(jìn)行，為注塑模具設(shè)計(jì)帶來了極大方便，同時(shí)使設(shè)計(jì)更為合理精確，更是大大縮短了注塑模具的設(shè)計(jì)周期，同時(shí)節(jié)約了成本。
本說明書為機(jī)械塑料注射模具設(shè)計(jì)說明書，是根據(jù)塑料模具手冊(cè)上的設(shè)計(jì)過程及相關(guān)工藝編寫的。本說明書的內(nèi)容包括：目錄、設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、設(shè)計(jì)說明書、參考文獻(xiàn)等。 編寫本說明書時(shí)，力求符合設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)說明了塑料注射模具設(shè)計(jì)方法，以及各種參數(shù)的具體計(jì)算方法，如塑件的成型工藝、塑料脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
大學(xué)四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束，設(shè)計(jì)是其中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。隨著我國(guó)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)四年的課程學(xué)習(xí)和課程、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(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。
本說明書在編寫過程中，得到老師和同學(xué)的大力支持和熱情幫助，在此謹(jǐn)表謝意。雖然在設(shè)計(jì)中得到了指導(dǎo)老師的用心指導(dǎo)，但由于本人水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，肯請(qǐng)各位老師指正。
2 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟與實(shí)例
2.1:設(shè)計(jì)步驟：
一個(gè)模具工程師接受任務(wù)到完成任務(wù)進(jìn)入模具加工階段，需要有以下5個(gè)步驟：
1、 分析制件工藝性：
1） 審查制件是否具備沖壓工藝性。
2） 審核制件沖壓經(jīng)濟(jì)性。
2、 制定工藝方案：
1） 確定沖壓方案。
2） 確定沖壓類型和結(jié)構(gòu)形式。
3、 相關(guān)工藝計(jì)算:
1） 排樣、確定帶料寬度，計(jì)算材料利用率。
2） 計(jì)算沖壓力，選擇壓力機(jī)。
3） 計(jì)算壓力中心。
4） 確定凸、凹模間隙，計(jì)算刃口尺寸。
4、 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
1） 確定主要部件（如墊板、固定板、凹模、凸模）的外形尺寸。
2） 確定彈性元件。
3） 選擇模柄、模架等標(biāo)準(zhǔn)件。
5、 繪制裝配圖和零件圖。
3 沖裁模具設(shè)計(jì)
3.1 制件
如圖2-1所示零件，其生產(chǎn)要求如下：
生產(chǎn)批量： 10萬件每年
材 料： Cr12不銹鋼
材料厚度： 1.5mm
圖2-1 連接片零件圖
3.2、制件工藝性分析:
制件工藝性是指該零件采用沖壓加工的難度 和經(jīng)濟(jì)性。分析時(shí)，要根據(jù)制件零件圖或者實(shí)物，分析其幾何形狀、尺寸、料厚、結(jié)構(gòu)工藝性、精度及表面粗糙度要求、制件材料、生產(chǎn)數(shù)量是否符合沖壓要求。如果沖壓工藝性不良，則需要提出修改意見，并與產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員進(jìn)行協(xié)商，經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意后才可以進(jìn)行修改，并進(jìn)行工藝方案的制訂。
3.2.1 制件結(jié)構(gòu)要求：
制件結(jié)構(gòu)上要注意以下幾點(diǎn)：
1、 沖裁件的形狀。 沖裁件的形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱，有利于材料的合理利用。
2、 沖裁件內(nèi)形及外形的拐角。沖裁件內(nèi)形及外形的轉(zhuǎn)角處要盡量避免尖角，應(yīng)以圓弧過渡，以便于模具加工時(shí)減少由于熱處理產(chǎn)生的開裂，減少?zèng)_裁時(shí)尖角外的崩刃和過快磨損；一般R0.25t(t為料厚)。
3、 沖裁件上凸出的懸臂和凹槽要避免過長(zhǎng)，其最小寬度b>2t，板料厚度<1mm時(shí)取值1mm;最長(zhǎng)尺寸L5t.
4、 沖裁件的孔邊距與孔間距、孔與制件邊緣的距離都不能太小，一般a>2t,并不要小于3~4mm;c1.5t.
5、 為了防止沖裁時(shí)凸模折斷或者壓彎，沖孔的尺寸不要過小。
3.2.2 制件精度和表面粗糙度要求
普通沖裁件的尺寸精度等級(jí)一般在IT10以下，較高精度可以達(dá)到IT8.而沖孔比落料件要高出一級(jí)。
普通沖裁件的表面粗糙度數(shù)值Ra一般低于6.3，一般沖裁件剪斷表面粗糙度數(shù)值如表2-1所示。
表2-1 普通沖裁件的表面粗糙度數(shù)值
制件厚件t/mm
1
1~2
2~3
3~4
4~5
表面粗糙度Ra/
3.2
6.3
12.5
25
50
3.2.3 連接片的工藝分析
1、零件的尺寸精度分析
零件外形尺寸均未標(biāo)注公差，按照企業(yè)要求，制件公差為0.1mm,用一般精度的模具即可滿足制件的精度要求。
2、零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
零件形狀非對(duì)稱，但無懸臂、凹槽等結(jié)構(gòu)，外形簡(jiǎn)單，無尖角結(jié)構(gòu)，t=1.5mm,圓弧半徑R1.5mm,滿足R0.25t的要求，屬于落料工序，可以沖裁成形。
3、制件材料分析
制件材料1Cr13不銹鋼，抗剪強(qiáng)度r-314~372Mpa,抗拉強(qiáng)度=392~461Mpa,伸長(zhǎng)率=20%。適于沖壓成形。
綜合以上分析，得到最終結(jié)論，該制件可以用沖壓生產(chǎn)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。
3.3 制定工藝方案
3.3.1 制定沖壓方案
確定制件工藝性后，需要根據(jù)其特性提出沖壓工藝方案。這個(gè)步驟是制定該制件沖壓工藝過程的核心內(nèi)容。在此項(xiàng)工作中，要針對(duì)該制件的工序性、工序數(shù)、工序順序及組合方式等進(jìn)行分析，制定出幾種不同的沖壓工藝方案，最終確定該套模具的類型，模具的類型根據(jù)工序組合區(qū)分，包括單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模三大類。
確定工藝方案的原則主要有以下三點(diǎn)：
1、 要保證沖裁件質(zhì)量
在模具類型中，復(fù)合模沖出的制件精度高于連續(xù)模，而連續(xù)模又高于單工序模。所以精度要求較高的制件，可以采用復(fù)合模進(jìn)行加工。
2、 要遵循經(jīng)濟(jì)性原則
在設(shè)計(jì)模具時(shí)，還要考慮成本。應(yīng)在保證制件質(zhì)量的前提下，盡量選用簡(jiǎn)易模具，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
3、 要保證安全生產(chǎn)
例如一些多工序小型制件，如果用用單工序模進(jìn)行生產(chǎn)，在加工過程中容易造成操作失誤，很不安全，所以應(yīng)采用級(jí)進(jìn)模進(jìn)行沖壓。
在制定時(shí)，首先需要確定制件的基本工序性質(zhì)（如落料、沖孔、彎曲等）、工序數(shù)（單工序或多工序），進(jìn)而確定工序的順序，即提出可行性方案。
總之，確定出最終最佳方案是要綜合考慮制件的精度、表面質(zhì)量、生產(chǎn)數(shù)量、企業(yè)的實(shí)際條件等方面。
3.3.2 確定連接片工藝方案
通過制件零件圖可以知道，要加工該制件，只需要外形落料一個(gè)工序，所以本項(xiàng)目只設(shè)計(jì)一個(gè)單工序落料模。
3.4 確定沖壓模具結(jié)構(gòu)形式
在確定工藝方案后，需要根據(jù)所選模具類型（單工序模、復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模等）確定模具的各個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)，包括進(jìn)料方式、材料定位、定距方式、模架及卸料、壓料、出件方式等；同時(shí)還應(yīng)考慮模具維修、保養(yǎng)和吊裝的方便，同時(shí)要在各個(gè)細(xì)小的環(huán)節(jié)盡可能考慮到操作者的安全等。
3.4.1、定位零件
1、定位概念
定位是指保證條料、工序或坯料的正確送進(jìn)及在模具中的正確位置。條料或工序伯在模具中的正確位置包括兩方面內(nèi)容。
1） 條料的橫向定位，即導(dǎo)料，也稱為送進(jìn)導(dǎo)向；作用是保證條料正確的方向送進(jìn)，和條料的橫向搭邊值；常見的零件有導(dǎo)料銷、導(dǎo)料板和側(cè)壓裝置等。
2） 在送料方向（縱向）上的限位，稱為送料定距，也稱為擋料；作用是控制條料一次送進(jìn)的距離（步距），即保證縱向搭邊值。常見的零件有擋料銷、側(cè)刃、定位銷等。
2、送進(jìn)導(dǎo)向零件
1）導(dǎo)料銷
一般為兩個(gè)，并位于條料的同側(cè)，從右向左送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在后側(cè)；從前向后送料時(shí)，導(dǎo)料銷裝在左側(cè)，導(dǎo)料銷有固定式和活動(dòng)式兩種，固定式一般設(shè)置于凹模模板面上，活動(dòng)式常設(shè)置于彈壓卸料板上。
2）導(dǎo)料板
導(dǎo)料板設(shè)置于條料兩側(cè)，有兩種類型：一種是與卸料板制成一體；另一種是與卸料板分開制造。導(dǎo)料板間距應(yīng)比條料寬度大一個(gè)間隙值。
常用的定位零件都有標(biāo)準(zhǔn)件，選擇時(shí)應(yīng)首選標(biāo)準(zhǔn)件。在應(yīng)用時(shí)除了要注意孔與凹?？卓诘木嚯x外，還要注意其伸出工作平面的高度尺寸，該尺寸與制件材料的厚度有關(guān)，擋料銷的高度h和導(dǎo)料板的高度尺寸H數(shù)值。
導(dǎo)料板寬度B的計(jì)算公式為：
B=B+C
式中 B——條料寬度，mm
C——條料與導(dǎo)料板之間的間隙
3） 側(cè)壓裝置
為避免條料在導(dǎo)料板中偏擺，保證最小搭邊值，可以在導(dǎo)料板一側(cè)裝側(cè)壓裝置，使條料在送進(jìn)過程中始終靠緊另一側(cè)導(dǎo)料板。
如果送料材料過薄（0.3mm以下），則不適于用側(cè)壓裝置;而且使用側(cè)壓裝置后送進(jìn)阻力增大，所以如果采用輥軸送進(jìn)的自動(dòng)送料裝置不適合與側(cè)壓裝置配合使用。
3、送料定距零件
1）擋料銷
擋料銷有固定擋料銷和活動(dòng)擋料銷兩種。
固定擋料銷有兩種類型：A型固定擋料銷和鉤形擋料銷。A型固定擋料銷常用于中、小型制件的模具中，缺點(diǎn)是銷孔與凹模型孔距離過近，削弱了凹模強(qiáng)度；鉤形擋料銷，這種鐺料銷的銷孔軸線與凹模型孔距離較遠(yuǎn)，且配合定向銷防止其鉤頭在使用過程中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，缺點(diǎn)是制造困難，安裝麻煩。
活動(dòng)擋料銷也有兩種：彈簧彈頂式和扭簧式，定位螺釘之間的距離為25~35mm,擋料銷伸出臺(tái)面2~4mm.
2)定位板與定位銷
定位銷與定位板是單個(gè)毛坯或工序件的定位零件。其定位方式有兩種：外緣定位和內(nèi)孔定位。
4、 連接片定位方式
常見的進(jìn)料方式有手工送料和自動(dòng)送料兩大類。其中手工送料定位簡(jiǎn)單，有時(shí)甚至不用或少用定位零件，依靠工人自己控制，這種方法常用于小型單工序模、復(fù)合模的工作中；自動(dòng)送料常用于級(jí)進(jìn)模加工中，這種送料需要較好的定位、定距和卸料方式，對(duì)模具結(jié)構(gòu)要求較高。
由于該模具是單工序落料，所以生產(chǎn)時(shí)采用導(dǎo)料銷配合擋料銷定位。
3.4.2、卸料、壓料、出件方式
模具的卸料方式有剛性卸料和彈性卸料兩大類，也稱為固定卸料裝置和彈壓卸料裝置，其中固定卸料裝置一般是將卸料板和導(dǎo)料板做成一體，主要功能是從凸模上卸下條料，常用于板料較厚、較硬、精度要求不高、沖裁力較大的落料模;彈性卸料裝置是通過卸料板與彈性元件（彈簧或橡皮）的互相配合作用來進(jìn)行卸料的，功能是從凸模上卸下條料，這種裝置在沖壓時(shí)既可以卸料又可壓料，特別適于在薄料或制件要求平整的復(fù)合模上使用。
在本套設(shè)計(jì)中，我們采用彈壓卸料方式。
3.4.3、連接片模具結(jié)構(gòu)形式的確定
在實(shí)際生產(chǎn)中，條料的送進(jìn)采用手工送料，不用導(dǎo)料板或定位銷釘?shù)冉Y(jié)構(gòu)，這樣，不僅結(jié)構(gòu)緊湊很多，而且也減少了加工難度。另外，為了提高工作效率和安全性，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)也經(jīng)常采用外置托料板的形式，裝托料板與下模座配合使用，既起到導(dǎo)料作用，又起到托料作用，不用時(shí)拆卸下來，使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸減少，工作方便簡(jiǎn)單。
3.5、相關(guān)工藝計(jì)算
3.5.1、排樣與材料利用率
1、排樣的概念與方法
沖裁件在板料、帶料或條料上布置排列的方法稱為排樣。排樣設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：選擇排樣方法、確定搭邊數(shù)值、計(jì)算條料寬度、計(jì)算送料步距、計(jì)算材料利用率、繪制排樣圖。
好的排樣，可以減少?gòu)U品率，保證制件的質(zhì)量，使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命延長(zhǎng)。
排樣時(shí)，制件與制件間，制件與條（板）料邊緣之間的余料稱為搭邊。搭邊過大，浪費(fèi)材料；搭邊太小，可能會(huì)被拉入凸模和凹模的間隙，使模具容易磨損，甚至損壞模具刃口。一般來說，材料越厚，越軟以及沖裁件尺寸越大，形狀越復(fù)雜，則搭邊值也應(yīng)越大。搭邊值通常是由經(jīng)驗(yàn)值確定。
根據(jù)沖裁件在條料上的布置方法，排樣有直排、斜排、對(duì)排、混合排等多種形式。在沖壓生產(chǎn)中，減少?gòu)U料的產(chǎn)生是節(jié)約成本的有效措施之一。采用何種方式需要分析哪種排樣方式的材料利用率比較高。
2、排樣圖的畫法
一張完整的排樣圖應(yīng)標(biāo)注條料寬度尺寸B、條料長(zhǎng)度L、板料厚度t、端距l(xiāng)、步距S、工件間搭邊和側(cè)搭邊a;并以剖面線表示沖壓位置。
其中條料長(zhǎng)度L的給定可以計(jì)算出加工該制件需要的條料數(shù)目或鋼板數(shù)目，便于采購(gòu)原材料。需要注意的是計(jì)算出的數(shù)值只是理論數(shù)值，在采購(gòu)時(shí)考慮沖壓時(shí)出現(xiàn)的廢品量。
排樣圖不僅要表示清楚沖裁件輪廓形狀和沖壓順序，還要表示出凸模刃口的截面形狀、凹模的型孔形狀、數(shù)量和位置。而且沿送料方向應(yīng)畫出數(shù)個(gè)制件的外形形狀，表示落料后留在條料上的廢料孔的形狀。
如果是對(duì)排等多排排樣圖，或者雙、多凸模結(jié)構(gòu)，在條料上的工件輪廓至少畫出三個(gè)，用帶陰影的線表示出凹模型孔的位置與形狀，粗實(shí)線表示已經(jīng)沖完的孔，用雙點(diǎn)劃畫表示預(yù)沖工件。這樣才能清楚地表達(dá)出制件的沖裁過程，并使凹模上型孔間的尺寸關(guān)系非常清楚，計(jì)算方便。
3、如何計(jì)算材料利用率
沖裁件的實(shí)際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率。材料利用率是衡量合理利用材料的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。要確定材料利用率，首先要確定關(guān)料步距S。
條料在模具上每次送進(jìn)的距離稱為送料步距，簡(jiǎn)稱跳距。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。一個(gè)步距就等于零件直徑與兩個(gè)兩件間搭邊值的和。
材料利用率的具體公式為：
如果是板料沖裁，也可以用如下公式：
式中 A—— 一個(gè)工件的實(shí)際面積；
n—— 一張板料上能加工工件的總數(shù)量；
L—— 板料長(zhǎng)度；
B—— 板料寬度；
排樣時(shí)搭邊值的選取直接影響到材料利用率的大小，但是提高材料利用率不能以提高模具制造難度為代價(jià)。
4、連接片排樣與材料利用率
刃型擋片外形類似于矩形，一般可以采用直排或者多排，但是由于該制件尺寸較大，所以采用單排直排的排樣方案（如圖2-2所示）比較合適。
圖2-2 排樣方案
由表2-8查得工件間搭邊最小值a=1.8mm,沿邊搭邊最小值a=1.5mm,則送料步距S=7.6+1.5=9.1mm;
條料寬度B=48.21+21.5+19.1=70.31mm
已知制件面積A=631.29mm.一個(gè)步距的材料利用率為：
==76.1%
3.5.2、計(jì)算沖壓力、選擇壓力機(jī)
1、計(jì)算沖裁力
平刃沖裁的沖壓力計(jì)算公式：
F=KLt
或 F=Lt
式中 F—— 沖裁力
L—— 沖裁周長(zhǎng)，mm
t —— 制件厚度，mm
—— 材料抗剪強(qiáng)度，Mpa
—— 抗拉強(qiáng)度；
K—— 安全系數(shù)，一般取值1.3.
2、計(jì)算相關(guān)卸料力、推件力和頂件力
沖裁完畢，從凸?；蛲拱寄Ｉ蠈⒅萍驈U料卸下所需要的力稱為卸料力F（F）；從凹模內(nèi)順沖裁方向?qū)⒅萍驈U料推出所需要的力稱為推料力F（F）；從凹模內(nèi)逆沖裁方向?qū)⒅萍陌寄？變?nèi)頂出的力稱為頂料力F（F）。
計(jì)算公式分別為：
卸料力 F=KF
推件力 F=nK F
頂件力 F= K F
式中 K，K，K——系數(shù)，具體數(shù)據(jù)可根據(jù)制件材料、厚度取值（見表2-9）；
n——卡在凹模直壁洞口內(nèi)的制件（或廢料）件數(shù)；
h——刃口高度，mm.
表2-9 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)（制件為鋼件）
料厚t/mm
K
K
K
0.1
0.065~0.075
0.1
0.14
>0.1~0.5
0.045~0.055
0.063
0.08
>0.5~2.5
0.04~0.05
0.055
0.06
>2.5~5
0.03~0.04
0.045
0.05
3、 計(jì)算總沖壓力
總沖壓力基本公式：
F= F+ F+ F+ F
模具有三種卸料方式，在計(jì)算總沖壓力時(shí)，需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)來選擇F、F、F，有些結(jié)構(gòu)沒有F，則不需要計(jì)算該數(shù)值。
采用剛性卸料裝置，公式為：F= F+ F
采用彈性卸料裝置，公式為：F= F+ F+ F
采用彈性卸料及頂料裝置，公式為：F= F+ F+ F
4、 連接片沖壓力的計(jì)算
刃型擋片沖壓力的計(jì)算見表2-10
表2-10 沖壓力的計(jì)算
已知制件外圓（落料）周長(zhǎng)L=127.2mm; =700Mpa;t=1.5mm
類 別
計(jì)算過程
結(jié)論
沖 裁 力
F=Lt=127.21.57009.2tf
9.2tf
模具采用彈性卸料，K=0.04~0.05，K=0.055
卸 料 力
F=KF=0.059.2tf=0.46ft
0.5tf
推 料 力
F=nK F=0.0559.2tf=0.506tf
0.51tf
由于該墊片模具采用彈性卸料裝置，所以總沖壓力的計(jì)算公式為：
F= F+ F+ F=9.2+0.51+0.5=10.3(tf)
5、 壓力機(jī)的選擇
壓力機(jī)的選擇是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容。包括選擇壓力機(jī)的類型和確定壓力機(jī)規(guī)格兩項(xiàng)內(nèi)容。
1） 壓力機(jī)類型及規(guī)格
①、 選擇類型
對(duì)于中小型沖裁件、彎曲、拉深件，主要選用開式壓力機(jī)；大中型制件的沖裁多采用閉式壓力機(jī)。
②、 選擇規(guī)格
沖壓力是選擇壓力機(jī)的主要依據(jù)；在選擇壓力機(jī)時(shí)，要確保壓力機(jī)的公稱壓力大于總沖壓力。
壓力機(jī)的沖壓力可以從壓力機(jī)參數(shù)里查出，在壓力機(jī)上使用的模具在完成沖裁過程中各種力之和最好在壓力機(jī)額定壓力的70%~80%以內(nèi)，還要保證操作方便、安全。
壓力機(jī)的滑塊行程要滿足制件在高度上的要求，并能保證沖壓結(jié)束后能順利取出制件，尤其是拉深件，更要求滑塊行程是制件高度的兩倍以上。
另外，還要求模具的閉合高度和壓力機(jī)的閉合高度要相適應(yīng)，壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸要大于模具下模座平面尺寸50~70mm，墊板孔和工作臺(tái)孔都要大于制件或者廢料尺寸等。
2）、壓力機(jī)參數(shù)
①、公稱壓力F
標(biāo)稱壓力，或稱額定壓力，即滑塊所允許承受的最大作用力；滑塊必須在到達(dá)下止點(diǎn)前某一特定距離之內(nèi)才允許承受標(biāo)稱壓力；（這一特定距離稱為標(biāo)稱壓力行程，或額定壓力行程）
例如：JC23-63壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力為630kN,標(biāo)稱壓力行程8mm,表示該壓力機(jī)的滑塊在離下止點(diǎn)前8mm之內(nèi)，允許承受的最大壓力為630kN 。
③、 滑塊行程S
指滑塊每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)；該參數(shù)與生產(chǎn)效率有關(guān)。
④、 封閉高度H
滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作臺(tái)上表面（拆去墊板）的高度。當(dāng)滑塊調(diào)整到最上位置時(shí)，閉合高度最大，即為最大裝模高度（H）；滑塊在最下止點(diǎn)時(shí)，閉合高度最小，稱為最小裝模高度（H）。閉合高度的范圍，是閉合高度調(diào)節(jié)量。
⑤、 裝模高度H
指滑塊在下止點(diǎn)時(shí)，滑塊下表面到工作臺(tái)墊板上表面的距離。裝模高度與封閉高度差一個(gè)墊板高度。
⑥、 其他主要參數(shù)
包括工作臺(tái)尺寸、滑塊底面尺寸、模柄孔尺寸等。
3）、與模具尺寸要適應(yīng)
沖裁?？傮w結(jié)構(gòu)尺寸必須與所選壓力機(jī)相適應(yīng)。如模座的平面尺寸要與工作臺(tái)上墊板尺寸匹配；模具閉合高度H應(yīng)與壓力機(jī)的最大裝模高度和最大封閉高度H適應(yīng)。
沖模的封閉高度H與壓力機(jī)封閉高度H和H的關(guān)系是：
（H— H）— 5mm ( H— H) + 10mm
H為墊板厚度，一般情況下，不能拆掉墊板使用壓力機(jī)。
4）、壓力機(jī)參數(shù)的作用
壓力機(jī)確定后，需要查取相關(guān)參數(shù)，如壓力機(jī)的類型、規(guī)格、閉合高度、工作臺(tái)尺寸、模柄孔尺寸、滑塊行程等。這些參數(shù)會(huì)影響模具的結(jié)構(gòu)尺寸，如模具的閉合高度、模架尺寸等的確定。
壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)及與后續(xù)部分工藝計(jì)算的聯(lián)系如表2-11所示
表2-11 壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)
壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)
關(guān)聯(lián)工藝數(shù)據(jù)
關(guān)系
公稱壓力F
總沖壓力F
壓力機(jī)的公稱壓力大于總沖壓力：F>F
最大封閉高度（裝模高度）H、 H
模具閉合高度H
模具閉合高度在壓力機(jī)的最大、最小裝模高度之間H—5mm H H+10mm
滑塊行程
模具高度
滑塊行程必須滿足沖壓制件的成形要求；如拉深工藝時(shí)，其行程必須大于拉深件高度的2~2.5倍
工作臺(tái)墊板尺寸
模具長(zhǎng)、寬尺寸；下模座孔尺寸
壓力機(jī)的工作臺(tái)面應(yīng)大于模具尺寸，并有安裝位置，一般每邊大50~70mm
壓力機(jī)工作臺(tái)面的孔應(yīng)能保證沖壓件或廢料落下
模柄孔尺寸
（直徑深度）
模柄尺寸
模柄直徑尺寸要等于模柄孔尺寸
模柄高度要小于模柄孔深度尺寸
漏料孔尺寸
凹模型孔尺寸、下模座相應(yīng)尺寸
工作臺(tái)漏料孔尺寸要大于凹模型孔尺寸、下模座相應(yīng)尺寸，以免塞料，導(dǎo)致爆模
行程次數(shù)
生產(chǎn)效率
6、 連接片模具選用壓力機(jī)
根據(jù)總的沖壓力（10.3tf），結(jié)合工廠實(shí)際生產(chǎn)條件，確定采用J23-16型壓力機(jī)。其主要參數(shù)如下：
公稱壓力：160KN（20tf）
最大封閉高度：220mm
最大封閉高度調(diào)節(jié)量：45mm
工作臺(tái)尺寸：450mm300mm
模柄尺寸：Φ4060mm
3.5.3、壓力中心
1、壓力中心概念
沖裁力合力的作用點(diǎn)即沖模的壓力中心。該中心應(yīng)盡量與模柄軸線及壓力機(jī)滑塊中心線重合，否則沖模在工作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生偏彎矩，使模具發(fā)生歪斜，繼而加速?zèng)_模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的不均勻磨損，沖裁間隙不均勻，刃口迅速變印鈍，會(huì)直接導(dǎo)致制件的質(zhì)量和模具的使用壽命下降。所以為了保證模具在沖壓時(shí)保持平穩(wěn)，保證其正常工作，設(shè)計(jì)時(shí)確定模具的壓力中心是至關(guān)重要的。
如果制件本身是對(duì)稱的，則壓力中心即是制件的中心；如果制件是非對(duì)稱件，或級(jí)進(jìn)模上多個(gè)工位的壓力中心，則需要進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算原則就是力平衡原理，即各分力對(duì)某坐標(biāo)軸之力矩之和等于其力對(duì)該坐標(biāo)軸的力矩。
沖裁模壓力中心的確定，除上太空的解析法外，還可以用作圖法和懸掛法。在實(shí)際生產(chǎn)中，很多時(shí)候會(huì)將刃口形狀簡(jiǎn)化或圓整成某些規(guī)則形狀，找到一個(gè)近似的中心（該中心與壓力中心的距離不能超過模具外形尺寸的1/6），以減少相應(yīng)在計(jì)算過程。但是對(duì)于比較復(fù)雜的級(jí)進(jìn)模，還是要進(jìn)行壓力中心計(jì)算，以防偏心導(dǎo)致模具損壞和制件質(zhì)量問題。
2、連接片壓力中心
如圖2-1所示，該制件是不對(duì)稱形狀，所以需要校核一下該制件的壓力中心，計(jì)算過程如圖2-3所示。
首先選取一個(gè)坐標(biāo)系，選取圖2-3中點(diǎn)O位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，然后確定各線段中點(diǎn)到該原點(diǎn)的坐標(biāo)值；再根據(jù)如下公式進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程如下：
由于零件的外形尺寸較小，并且形狀簡(jiǎn)單，且計(jì)算出來的壓力中心誤差不超過模具周界尺寸的六分之一，所以我們?nèi)∽畲笸庑蔚闹行臑閴毫χ行?
3.5.4、計(jì)算刃口尺寸
1、間隙值的確定
在模具工藝計(jì)算中，刃口尺寸的確定直接影響到制件的成形尺寸是否合格。要計(jì)算刃口尺寸，必須先確定沖裁間隙值的大小。沖裁間隙（圖2-4）上沖裁模中凹模刃口橫向尺寸D與凸模刃口橫向尺寸d的差值Z。
圖2-4 沖裁間隙
該數(shù)值是影響沖裁工序的最重要的工藝參數(shù)。間隙值的大小，直接影響到?jīng)_裁力大小、模具壽命、沖裁件質(zhì)量；沖裁間隙值大致可分為：小間隙、較小間隙、中等間隙、較大間隙、大間隙五種；選取間隙值的總原則是在滿足沖裁件的尺寸精度要求下，一般取偏大間隙值，這樣可以降低沖裁力和提高模具壽命。
在沖壓實(shí)際生產(chǎn)中，主要根據(jù)沖裁件斷面質(zhì)量、尺寸精度和模具壽命這三個(gè)因素綜合考慮，給沖裁間隙規(guī)定一個(gè)范圍值。只要間隙在這個(gè)范圍內(nèi)，就能得到質(zhì)量合格的沖裁件和較長(zhǎng)的模具壽命，這個(gè)間隙范圍就稱為合理間隙。這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙（Z），最大值稱為最大合理間隙（Z）。
合理間隙值的確定一般可以采用查表確定法，該數(shù)值在一般沖裁資料中都可以查到，但是要注意間隙值的大小不僅與制件的材料性質(zhì)和厚度有關(guān)，還和制件的斷面質(zhì)量有關(guān)。當(dāng)工件的斷面質(zhì)量沒有嚴(yán)格要求時(shí)，為了提高模具壽命和減少?zèng)_裁力，可以選擇較大間隙值；當(dāng)工件斷面及制造公差要求較高時(shí)，應(yīng)選擇較小間隙值。此外，還要考慮刃口的磨損，由于在生產(chǎn)過程中的磨損使間隙變大，故設(shè)計(jì)與制造新模具時(shí)應(yīng)采用最小合理間隙Z。
另外，還有經(jīng)驗(yàn)值確定法，在實(shí)際生產(chǎn)中，通常在2%~20%t的范圍內(nèi)來選取單面間隙Z/2.
2、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算
1）、凸、凹模的加工方法
要計(jì)算凸、凹模的刃口尺寸，首先要知道凸、凹模的加工方法。由于是工作零件，其尺寸直接影響制件的尺寸精度，而且模具一般為單件生產(chǎn)，所以傳統(tǒng)加工都是以配加工為主。即先按照制件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸加工一個(gè)凸?；蛘甙寄Ｗ鳛榛鶞?zhǔn)件，然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按照間隙值由鉗工配作另一個(gè)工作零件。此各加工方法的特點(diǎn)是工作零件的間隙值靠配作保證，要求鉗工技術(shù)水平高。
隨著現(xiàn)代數(shù)控加工工業(yè)的興起，傳統(tǒng)的加工方式逐漸被淘汰，取而代之的是分開加工法。即凸模、凹模分加按照?qǐng)D紙尺寸和公差進(jìn)行加工。這種方法加工出來的零件具有互換性，對(duì)那些要求有工作零件備件的模具尤其適用。
現(xiàn)在，在很多加工企業(yè)，尤其是模具加工企業(yè)，都大力發(fā)展特種加工，很多不規(guī)則外形的凸模、凹模都用特種加工法直接進(jìn)行成形加工，不僅有互換性，而且速度快，精度高，是不可替代的加工手段。
2）、分弄加工法計(jì)算原則
計(jì)算刃口尺寸需要遵循以下原則：
①、 落料件光亮帶處于大端尺寸，其光亮帶是因凹模刃口擠材料產(chǎn)生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸；所以落料外形尺寸主要決定與凹模孔口尺寸，即落料模需要先計(jì)算凹模尺寸。
②、 沖孔件光亮帶處于小端尺寸，其光亮帶是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，且沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸；所以沖孔孔徑尺寸主要決定于凸模尺寸，即沖孔模需要先計(jì)算凸模尺寸。
③、 凸、凹模刃制件應(yīng)有合理間隙值。不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（Z）。
④、 凸、凹模刃口計(jì)算公式由于落料與沖孔的基準(zhǔn)尺寸不同而不同。落料時(shí)，首先確定凹模刃口尺寸，凸模刃口的基本尺寸等于凹模刃口的基本尺寸減去最小間隙值得到；沖孔時(shí)，首先確定凸模刃口尺寸，凹?；救锌诔叽绲扔谕鼓Ｈ锌诘幕境叽缂由献钚￠g隙值得到。具體公式見表2-16所示。
⑤、 凸、凹模的制造公差應(yīng)與制件尺寸精度相適應(yīng)，偏差值按照入體原則標(biāo)注。
綜上所述，計(jì)算刃口尺寸的基本步驟如表2-16所示。
表2-16 分開加工法刃口尺寸計(jì)算基本步驟
序號(hào)
步驟
公差
依據(jù)
1
確定間隙值Z/mm
(雙邊值)
Z=D- d
D——凹模尺寸（D）
d——凸模尺寸（d）
查表確定或經(jīng)驗(yàn)值確定
2
確定凸、凹模基準(zhǔn)刃口尺寸/mm
落料時(shí)，首先確定凹模刃口尺寸D
D=（D- ）(+)
沖孔時(shí)，首先確定凸模刃口尺寸d
d=（d+ ）（0/-）
—磨損系數(shù)；—制件公差
區(qū)分落料和沖孔工序：
落料尺寸=凹模尺寸
沖孔尺寸=凸模尺寸
3
計(jì)算凸、凹模刃口尺寸/mm
落料時(shí)，凸模刃口的基本尺寸d= D- Z
沖孔時(shí)，凹?；救锌诔叽鏒= d+ Z
4
刃口偏差/mm
凹模刃口偏差(+)
凸模刃口偏差（0/-）
入體原則
5
刃口精度/mm
凹模刃口公差+凸模刃口公差 Z- Z
與制件尺寸精度相適應(yīng)
計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)刃口尺寸時(shí)，需要查表確定參數(shù)（磨損系數(shù)），該值在0.5~1之間。
3）、配加工計(jì)算
如果是傳統(tǒng)的配加工，則是在作為基準(zhǔn)的凸?；虬寄D紙上標(biāo)注尺寸和公差，在另一個(gè)工作零件圖紙上不標(biāo)注公差，只標(biāo)注尺寸，在技術(shù)要求中要注明“按基準(zhǔn)配作，保證間隙值在Z~ Z之間即可。
計(jì)算刃口尺寸可以按照以下步驟：
①、 落料件以凹模作基準(zhǔn)，沖孔件以凸模為基準(zhǔn)。
②、 判斷基準(zhǔn)件刃口磨損后尺寸變化的情況：A類尺寸，磨損后尺寸變大；B類尺寸，磨損后尺寸減少；C類尺寸，磨損后尺寸不變。
③、 A類尺寸： D=（D- ）(+)
d= D- Z
④、 B類尺寸： d=（d+ ）（0/-）
D= d+ Z
⑤、 C類尺寸： D= d=（C+/2）/
式中 C——該類尺寸的最小值。
4）、特種加工
采用電加工方式加工工作零件時(shí)，要先繪制一個(gè)基準(zhǔn)圖作為電加工的基準(zhǔn)。落料時(shí)凹模尺寸按照基準(zhǔn)圖加工，凸模尺寸等于凹模尺寸減去一個(gè)間隙值；沖孔時(shí)凸模尺寸按照基準(zhǔn)圖加工，凹模尺寸等于凸模尺寸加上一個(gè)間隙值。
沖孔時(shí)： d=（d+ ）（0/-）
D= d+ Z
落料時(shí)： D=（D- ）(+)
d= D- Z
中心距： L= l=（L）/8
落料凹模的各尺寸：
D1=（22-0.750.3）（+0.013/0）mm=21.775（+0.013/0）mm
D2=(10-0.750.3)（+0.013/0）mm=9.775（+0.013/0）mm
D3=(19.72-0.750.3)（+0.013/0）mm=19.495（+0.013/0）mm
D4=(10-0.750.3)（+0.013/0）mm=9.775（+0.013/0）mm
凸模的各尺寸：
查表2-15得，Z=0.105
d1=D1- Z=(1.75-0.105)（+0.013/0）mm=1.645（+0.013/0）mm
d2= D2- Z=(9.775-0.105)（+0.013/0）mm=9.670（+0.013/0）mm
d3= D3- Z=(19.495-0.105)（+0.013/0）mm=19.390（+0.013/0）mm
d4= D4- Z=(9.775-0.105)（+0.013/0）mm=9.670（+0.013/0）mm
3、 連接片模具工作零件實(shí)際刃口尺寸的計(jì)算
圖2-1所示制件尺寸未標(biāo)注公差，為了降低工作難度，所以在實(shí)際生產(chǎn)中按照IT14等級(jí)確定各尺寸公差；零件為不規(guī)則形狀，屬于落料件，所以凹模尺寸按零件圖尺寸加工，各尺寸減去一個(gè)間隙值即為凸模尺寸。本例中間隙按表2-15選取0.120。
3.5.5、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、確定凹模尺寸
在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定凹模結(jié)構(gòu)尺寸。凹模設(shè)計(jì)時(shí)的主要內(nèi)容包括：
①、 確定凹模材料；
②、 確定凹模型孔側(cè)壁形狀；
③、 確定外形形狀與裝配結(jié)構(gòu)；
④、 確定凹模周界尺寸；
⑤、 確定凹模板上型孔、螺釘孔、銷釘孔的位置及尺寸等；
⑥、 確定凹模板的厚度尺寸。
2、 凹模型孔側(cè)壁形狀的確定
①、凹模刃孔口結(jié)構(gòu)
凹模刃口結(jié)構(gòu)有直壁式、斜壁式兩類。從刃口強(qiáng)度方面，直壁式刃口比斜壁式高；從加工角度，斜壁式刃口更容易加工。一般情況下，全直壁式型孔和斜壁式只適用于逆出式模具，順出式模具常用階梯形直壁型孔；漏料口可以采用鉆孔或銑削制成。但是無論采取哪種結(jié)構(gòu)，都要注意凹模刃口高度h的取值。
②、廢料堆積
在選擇刃口形式時(shí)，還要考慮防止廢料堆積的問題。以下是常見的容易產(chǎn)生廢料堆積的因素：
1、 凹模刃口有效高度（直線部位）過長(zhǎng)；
2、 骨表面讓位形狀不適合；
3、 凹模內(nèi)部的表面較粗糙；
4、 凹模、模具墊板、模座的孔中心偏移造成臺(tái)階；
5、 沖裁廢料相互連接，呈棍狀下落時(shí)，堆積住讓位孔；
6、 廢料帶磁性；
7、 薄板或小孔沖裁，因沖裁廢料重量輕，即使一個(gè)小障礙也會(huì)導(dǎo)致廢料堆積。
例如，凹模刃口有效高度h過大，在沖裁過程中積存在凹模型孔內(nèi)的落料件或沖孔廢料的片數(shù)將增加，結(jié)果一方面是凸模受到的反頂力增大，會(huì)使凸模，尤其是細(xì)長(zhǎng)凸模在沖壓時(shí)容易損壞。另一方面孔口內(nèi)堆積材料過多，會(huì)直接導(dǎo)致凹模刃口崩裂，導(dǎo)致模具報(bào)廢等嚴(yán)重后果。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮刃口形狀。
又如在沖裁0.5mm以下的薄板時(shí)，臺(tái)階式直壁凹?？卓谌菀兹?，材料從孔口被推出后，材料會(huì)在凹模內(nèi)翻轉(zhuǎn)，所以，凹模底部擴(kuò)孔尺寸不宜過大（一般比型孔尺寸大0.5~1mm），否則容易因?yàn)椴牧系姆D(zhuǎn)導(dǎo)致堵塞孔口，導(dǎo)致廢料堆積；而斜壁式則可防止廢料轉(zhuǎn)落，減少由于廢料堆積帶來的故障，但是孔口是傾斜的，刃口強(qiáng)度不如直壁式高。
③、廢料回跳
沖裁時(shí)，廢料回跳會(huì)引起制件質(zhì)量缺陷、模具損傷等，特別是薄板小徑?jīng)_裁，凹模之間的約束力較少的切邊容易引起廢料回跳。廢料產(chǎn)生回跳的主要原因有真空產(chǎn)生的吸附、吸附到凸模刃口處、油液產(chǎn)生的吸附、凸模的磁力和凹模壓縮空氣引起的負(fù)壓等。一般的沖裁間隙中，排出廢料的尺寸小于凹?？讖匠叽纾踩菀装l(fā)生回跳。
解決廢料回跳的方法有以下幾種：
1、 選用特種凸模 斜刃口凸模、頂料凸模、帶氣孔凸模等。
2、 凹模結(jié)構(gòu)改變 以真空產(chǎn)生吸引，增加刃口內(nèi)面的粗糙度，切刃采用微小側(cè)角等。
3、 其他措施 改變輪廓形狀，減小沖裁間隙，加大凸模進(jìn)入凹模的深度。
4、 專用防廢料回跳型凹模 一些提供模具標(biāo)準(zhǔn)件的廠家，有一種防廢料回跳型凹模。在這種凹模內(nèi)表面加工了兩條以上的斜槽，這樣在沖裁時(shí)，沖裁廢料被壓入凹模型孔，廢料對(duì)應(yīng)于凹模斜槽的小突起部位，再經(jīng)過凸模往下壓，突起部位會(huì)被凹模側(cè)面壓縮，因而達(dá)到防止廢料回跳的作用。但是由于是通過在廢料上形成小突起部位而防止回跳的，所以這種結(jié)構(gòu)不適合精密孔沖裁、下料等情況。
3、 凹模外形與裝配結(jié)構(gòu)
確定凹模尺寸前，要先考慮凹模的外形及裝配結(jié)構(gòu)。
凹模的外形有圓形和矩形，裝配結(jié)構(gòu)有整體式和鑲拼式，刃口也有平刃和斜刃。實(shí)際生產(chǎn)中，在凹模上開設(shè)所需要的凹模型孔，用螺釘、銷釘將凹模板直接固定在下模座上。
由于該制件外形近似于矩形，且尺寸不大，所以該套模具凹模外形為矩形，并采用整體式凹模結(jié)構(gòu)。
4、 凹模外形的確定
1）、確定原則
凹模外形尺寸指的是凹模板的整體尺寸。凹模的外形有矩形和圓形兩種，需要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定。下面以矩形凹模為例說明如何確定凹模板的尺寸。
凹模板的尺寸包括長(zhǎng)（L）寬（B）高（H），從凹模刃口（bl）至凹模板外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C。
凹模壁厚C值的選取直接影響凹模板登外形尺寸，即長(zhǎng)度L與寬度B的值。其最小值可以參考
凹模外形尺寸并不能簡(jiǎn)單地從凹模型孔向四周擴(kuò)大一個(gè)壁厚C來決定，因?yàn)榘寄０迳线€會(huì)有定位零件，如導(dǎo)料板等結(jié)構(gòu)、還要考慮凹模板的安裝尺寸等。在確定凹模外形尺寸時(shí)，還需要注意如下身體上內(nèi)容：
①、 相關(guān)螺紋孔、銷釘孔與刃口邊的最小距離；
②、 螺紋孔與銷釘孔與刃口之間的最小距離；
③、 彈性元件的外形尺寸；
④、 進(jìn)料方式；
⑤、 定位、定距方式。
在實(shí)際生產(chǎn)計(jì)算中，螺孔中心到刃口邊緣或者銷釘孔邊緣的距離，一般可以按照1.5~2d取最小值。
沖模中的定位銷常選用圓柱銷，選用直徑與螺釘直徑相等或小一個(gè)規(guī)格，一組定位采用兩個(gè)銷釘，在模具內(nèi)部的長(zhǎng)度一般是其直徑的2~2.5倍。
固定常采用內(nèi)六角螺釘，這類螺釘堅(jiān)固可靠，螺釘頭不外露，整個(gè)模具外形齊整。擰入鑄鐵件的螺釘深度一般是螺釘?shù)?~2.5倍；擰入一般鋼件的深度是螺釘直徑的1.5~2倍。螺釘直徑的選用與模板厚度有關(guān)，如表2-23給出了凹模固定用螺釘直徑與凹模厚度的關(guān)系。
表2-23 固定螺釘直徑與凹模厚度的關(guān)系
凹模厚度/mm
13
>13~19
>19~25
>25~35
>35
螺釘規(guī)格
M4、M5
M5、M6
M6、M8
M8、M10
M10、M12
2）、連接片模具的凹模周界尺寸
確定凹模周界時(shí)，首先將凹模刃口1：1繪制出來，然后以此為界畫一個(gè)外框，由于本例中選擇M6螺釘和Φ6的銷釘，所以以該線框?yàn)榻缦蛲鈹U(kuò)展2倍直徑，即是螺釘、銷釘中心線位置；再由此位置往外擴(kuò)展2倍直徑尺寸，即是凹模周界尺寸。則推出凹模周界尺寸為94.3146。
5、連接片模具凹模結(jié)構(gòu)
該套模具凹模材料為Cr12，硬度61~64HRC；并要求非刃口銳角倒鈍。查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)凹模結(jié)構(gòu)圖如下：
圖2-5 凹模結(jié)構(gòu)圖
6、確定凸模尺寸
凸模設(shè)計(jì)時(shí)的主要內(nèi)容包括：確定凸模材料、確定裝配結(jié)構(gòu)、確定凸模長(zhǎng)度尺寸。
1）、凸模安裝方法
凸模安裝時(shí)要保證其精確定位，要防止凸模在工作中撥出，如果截面形狀是非圓形，還要防止轉(zhuǎn)動(dòng)。
一般凸模需要固定在凸模固定板上，并在上面配置墊板，避免在工作中沖擊模座。凸模的固定方法，決定了凸模的結(jié)構(gòu)樣式。凸模的固定方式一般有臺(tái)階式、膠粘式、鉚接式等。在本套模具中，凸模采用臺(tái)階式固定方式，即在凸模側(cè)邊加工一個(gè)矩形凸起，起到固定作用。
凸模端部臺(tái)階尺寸，H=3~8mm,且要求H>臺(tái)階尺寸（1.5~2.5mm）。與固定板按H7/m6或H7/n6配合。常用于普通圓形凸模，能保證可靠的固定。
2）、凸模的長(zhǎng)度計(jì)算
凸模的長(zhǎng)度根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)來確定，一般要求在滿足沖壓條件下，凸模尺寸越短越好。
計(jì)算時(shí)有首先考慮凸模工作部分的長(zhǎng)度l(不引起屈服時(shí)的最大長(zhǎng)度，單位mm),再考慮凸?？傞L(zhǎng)度的尺寸L。
式中 a——模具無導(dǎo)向a=1; 有導(dǎo)向時(shí)a=2;
E——凸模材料的縱彈性模量，模具鋼為2.210Mpa；
J——凸模最小斷面的慣性矩；圓形凸模J=（）/64；
矩形凸模J=（bh）/12。
此外，還要考慮凸模全長(zhǎng)與凸模固定板、卸料板和導(dǎo)料板的關(guān)系。凸模的計(jì)算公式為：
L=
式中 ——凸模固定板厚度（一般為總長(zhǎng)度L的三分之一，且1.5d）;
——卸料板和導(dǎo)料板的總厚度（若是彈壓卸料則只有卸料板厚度，但是需要考慮彈性元件高度）；
——安全距離（凸模固定板和固定卸料板之間）一般可以取值10~20mm；或彈性元件的裝配高度；
05~1——凸模進(jìn)入凹模型孔的深度尺寸。
一般凸模不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核，但是在小孔沖裁等情況下需要校核其強(qiáng)度。另外，小孔沖裁，要給凸模加強(qiáng)保護(hù)，避免凸模折斷。
L==45.5mm
3)、連接片模具凸模結(jié)構(gòu)
該套模具中凸模材料為Cr12，硬度61~64HRC；并要求非刃口銳角倒鈍。在凸模固定端設(shè)計(jì)一個(gè)凸臺(tái)，作為裝配結(jié)構(gòu)。
5、 導(dǎo)向零件（模架組合）
隨著對(duì)制件精度要求的提高，現(xiàn)代模具的精度也向著高精度發(fā)展。在對(duì)生產(chǎn)批量大、零件公差要求高，壽命要求高的模具，都要采用導(dǎo)向零件。在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)向零件一般指的是模架組合。
模架主要有兩大類：一類是導(dǎo)柱導(dǎo)套類模架，包括中間導(dǎo)柱模架、對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架和四角導(dǎo)柱模架；另一類是導(dǎo)板模模架，包括對(duì)角導(dǎo)柱彈壓模架和中間導(dǎo)柱彈壓模架兩種。模架的組成已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在設(shè)計(jì)模具時(shí)可以選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，也可以自行設(shè)計(jì)模架尺寸。
1）、導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向
導(dǎo)柱導(dǎo)套與模座的裝配要按照國(guó)標(biāo)規(guī)定。高度H為模具閉合高度，導(dǎo)套在上模座中裝配時(shí)，要保留至少3mm的空隙；模具閉合時(shí)，導(dǎo)柱距離導(dǎo)套上端面也要有10~15mm的安全距離；導(dǎo)柱在下模座的安裝也不能與底面平齊，要有2~3mm的間隙。同時(shí)上模座開橫槽，便于排氣。
2）、滾珠導(dǎo)向
滾珠導(dǎo)向是一種無間隙、精度高、壽命長(zhǎng)的導(dǎo)向裝置。常用于高精密沖模中。
該導(dǎo)向裝置由滾珠、滾珠保持器、導(dǎo)柱和導(dǎo)套組成，各組成零件都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。滾珠在導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間應(yīng)保證導(dǎo)套內(nèi)徑與導(dǎo)柱在工作時(shí)有0.01~0.02mm的過盈量。所以：
式中 ——導(dǎo)套內(nèi)徑；
d——導(dǎo)柱直徑；
——滾珠中心距。
3）、模座
上、下模架的作用是直接或者間接地安裝沖模的全部零件，上模座與壓力機(jī)滑塊連接，下模座與工作臺(tái)連接，支承、傳遞全部模具的工作壓力。因此，上、下模座的強(qiáng)度不足會(huì)引起模具的破損，輕度不足會(huì)導(dǎo)致工作時(shí)產(chǎn)生大量的彈性變形，導(dǎo)致模具工作零件和導(dǎo)向零件的迅速磨損。
在設(shè)計(jì)時(shí)，模座的選取需要注意發(fā)下幾點(diǎn)：
①、 盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)模架，也可以自行設(shè)計(jì)。模座大小要根據(jù)凹模尺寸來確定，尤其是長(zhǎng)度尺寸，要留出安裝尺寸，一般長(zhǎng)度方向尺寸比凹模板大30~50mm,寬度方向可以略大于或等于凹模板尺寸；厚度約為凹模板的1~1.5倍，以保證工作時(shí)有足夠的強(qiáng)度和剛度。
②、 模座必須與所選定的壓力機(jī)工作臺(tái)和滑塊尺寸匹配。例如，下模座尺寸應(yīng)比工作臺(tái)尺寸小40~70mm，以便進(jìn)行安裝固定。
③、 中、大型模具需要在模座上設(shè)計(jì)吊裝結(jié)構(gòu)，以便安裝、修配時(shí)的搬運(yùn)、移動(dòng)。在安全生產(chǎn)條例中，如果一件產(chǎn)品的質(zhì)量超過20Kg，或者需要工人彎腰進(jìn)行搬運(yùn)，則要選擇用工具（如電磁鐵）進(jìn)行搬運(yùn)，而不能用手工搬運(yùn)。所以，如果模具重量比較大，或者體積比較大，則要在上、下模座側(cè)面打螺紋孔，安裝吊環(huán)。
4）、模柄
中、小型模具一般都是通過模柄將上模與壓力機(jī)固定連接。對(duì)其基本要求有兩點(diǎn)：一是要與壓力機(jī)滑塊上的模柄孔正確配合，安裝可靠；二是要與上模正確可靠連接。模柄盡量選用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件。
一體式模柄常用于比較厚而且不是復(fù)合模的情況，但通用性差；壓入式模柄主要用于上模座比較而且不是復(fù)合模的情況，采用H6/h7配合，常配用止轉(zhuǎn)銷進(jìn)行定位；旋入式模柄通過螺紋與上模座連接，并加止轉(zhuǎn)螺釘放松、止轉(zhuǎn)，主要用于導(dǎo)柱導(dǎo)套模架中；凸緣式模柄由3~4個(gè)螺釘將模柄與上模座連接并固定，一般中間有孔，常用于復(fù)合模中，打桿從模柄中通孔中通過，進(jìn)行打料；浮動(dòng)模柄的特點(diǎn)是可以削除壓力機(jī)導(dǎo)向誤差對(duì)模具導(dǎo)向精度的影響。
模柄尺寸則根據(jù)壓力機(jī)模柄孔尺寸來確定，模柄類型需要根據(jù)壓力機(jī)型號(hào)、上模座尺寸來確定。
模具結(jié)構(gòu)各部件尺寸確定后，需校核模具閉合高度和最大高度，是否與壓力機(jī)適應(yīng)，最終確定結(jié)構(gòu)尺寸后，才可以進(jìn)行裝配圖和零件圖的繪制。
4 模具結(jié)構(gòu)總設(shè)計(jì)
根據(jù)沖壓工藝方案，已確定采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)，根據(jù)零件的特點(diǎn)可用倒裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)；采用彈壓卸料、剛性推件；條料在模具中的定位采用活動(dòng)擋料銷；采用縱向送料；為了操作方便，采用后側(cè)導(dǎo)柱滑塊模架。
裝配圖如下：
總結(jié)
俗話說“凡事必親躬”,唯有自己親自去做的事，才懂得其過程的艱辛。通過做這次大作業(yè)，我著實(shí)遇到了不少的困難，構(gòu)思、定數(shù)據(jù)、畫圖、寫論文等都得自己去做。每天泡在圖書館，找例證、查資料，個(gè)中自有不少困難，而這些難題都是課本中所不曾提到過的。開始時(shí)，由于書本上沒有任何提示，我甚至不知道從何入手，只能與同學(xué)們相互切磋，這樣我慢慢地入了門，進(jìn)而也可以自己搞定了。這其中有一個(gè)習(xí)慣問題最需要克服。眾所周知，課堂、書本給我們的都是一種確切的數(shù)據(jù)，但實(shí)際上你去做的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都是經(jīng)驗(yàn)性的，也就是說需要你根據(jù)從資料上查得的范圍靠經(jīng)驗(yàn)自己去定，這就給習(xí)慣于接受確切數(shù)字的我?guī)砹撕艽蟮奶魬?zhàn)。幸而，最終我還是學(xué)會(huì)了怎樣去查找自己想要的資料，這應(yīng)該是這次作業(yè)的一大收獲吧。
第二大收獲就是學(xué)會(huì)了做一次設(shè)計(jì)項(xiàng)目的具體流程。從策劃構(gòu)思、總體設(shè)計(jì)到各個(gè)模塊的的具體設(shè)計(jì)及其組合，再到編寫需要提交的論文，這一切如今仍歷歷在目。我想，這種對(duì)整體設(shè)計(jì)流程的把握應(yīng)該是以后走上工作崗位所必需的技能，而這種技能卻只能通過自己的親身實(shí)踐才能獲得。這也是為什么我認(rèn)為機(jī)械設(shè)計(jì)大作業(yè)這種教學(xué)實(shí)踐模式值得推廣的原因。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我在大學(xué)生涯完成的最后一項(xiàng)內(nèi)容,此時(shí)此刻，我感覺自己有很多想要說的話，有很多需要感謝的人。首先感謝指導(dǎo)老師給予的支持與指導(dǎo),但由于工作的原因和條件的限制,我在外面所做的畢業(yè)設(shè)計(jì)并不完善。自從回校之后,向老師們請(qǐng)教和指導(dǎo),他們都在百忙之中給予了我悉心的指導(dǎo)和幫助。師生之情無法言表，在此，謹(jǐn)向恩師們深表謝意！
也許，我的學(xué)生生涯從此就會(huì)結(jié)束，但是學(xué)習(xí)的道路卻還將持續(xù)下去，未來的人生路途中難免會(huì)遇到各種各樣的困難和挫折，使我始終能夠勇敢的迎接新的挑戰(zhàn)。
致 謝
首先，我們應(yīng)感謝在設(shè)計(jì)過程中老師的精心指導(dǎo)，在此要向老師們致以最崇敬的感謝！老師總是在百忙之中抽出時(shí)間來為我們解答設(shè)計(jì)過程中的疑問，在審方案階段，老師總是不厭其煩地給我們細(xì)心講解，以消除我們的盲點(diǎn)。在這里，我們要一并感謝模具教研室的其他老師，以及那些在無意間幫助過我們的老師和同學(xué)，謝謝你們。
幾個(gè)月心血此時(shí)凝聚在這本厚厚的設(shè)計(jì)書中，我頗感激動(dòng)。它是我這幾個(gè)月在畢業(yè)設(shè)計(jì)中共同協(xié)作，努力克服困難的見證。它記錄了我這幾個(gè)月的生活，也見證了我大學(xué)的最后時(shí)光。這次設(shè)計(jì)是我第一次進(jìn)行全面和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，難免會(huì)有疏漏和不足之處，可能存在計(jì)算不夠準(zhǔn)確，圖紙質(zhì)量不高等問題，還有許多細(xì)節(jié)未做到及時(shí)處理，請(qǐng)各位老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進(jìn)步。我們相信通過這次全面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及在這個(gè)過程中各位老師的不斷點(diǎn)撥，在今后的工作中我們一定會(huì)做到更好。
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