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XXXX高等?？茖W校
畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名： XXXX 學 號： XXXX
專 業(yè)： 模具設計與制造
設計(論文)題目:墊片的沖壓工藝及模具設計
指導教師： XXXX
2007年 5月10日
畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告
1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫1500字左右（本科生200字左右）的文獻綜述(包括目前該課題在國內外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā))：
文 獻 綜 述
一、國內模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
1.國內模具的現(xiàn)狀
我國模具近年來發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計，2003年我國模具生產廠點約有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，任務飽滿，2004年模具產值530億元。進口模具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%。進出口之比2004年為3.69:1，進出口相抵后的進凈口達13.2億美元，為凈進口量較大的國家[1]。
在2萬多家生產廠點中，有一半以上是自產自用的。在模具企業(yè)中，產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)結構調整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復雜、長壽命中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產品；專業(yè)模具廠的數(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[2]。
雖然說我國模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠遠不能適應國民經濟發(fā)展的需要。低檔模具過剩，高檔模具供不應求，甚至有的依賴進口，因此，模具企業(yè)必須找準自己的弱點，盡快縮短與國外的差距。
(1)體制不順，基礎薄弱
??? “三資”企業(yè)雖然已經對中國模具工業(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市場經濟，再加上國內模具工業(yè)基礎薄弱，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方面。
??? (2人才嚴重不足，科研開發(fā)及技術攻關方面投入太少
??? 模具行業(yè)是技術密集、資金密集的產業(yè)，隨著時代進步和技術發(fā)展，能掌握和運用新技術的人才異常短缺，高級模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對科研開發(fā)和技術攻關不夠重視，因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術攻關方面投入太少，民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術改造，致使科技進步不大。
??? (3)裝備水平低，且配套性不好，利用率低
??? 雖然國內許多企業(yè)采用了先進的加工設備，但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多，特別是設備數(shù)控化率和CAD/CAM應用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進設備不配套，設備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設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。
??? (4)專業(yè)化、標準化、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)化生產水平低，專業(yè)化分工不細，商品化程度也低。目前國內每年生產的模具，商品模具只占45%左右，其余為自產自用。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，與國際水平相比要落后許多。模具標準化水平低，標準件使用覆蓋率低也對模具質量、成本有較大影響，對模具制造周期影響尤甚。
??? (5)模具材料及模具相關技術落后
模具材料性能、質量和品種往往會影響模具質量、壽命及成本，國產模具鋼與國外進口鋼相比，無論是質量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
2、國內模具的發(fā)展趨勢
巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術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濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
(1).模具日趨大型化；???
? (2).在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；??
? (3).模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? (4).在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；?
?? (5).提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；???
(6).發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術；???
(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).研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；??
?(10).開發(fā)新的成形工藝和模具。
二、國外模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現(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。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。近幾年，全球模具市場呈現(xiàn)供不應求的局面，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值的三分之一。?
國外模具總量中,大型、精密、復雜、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?！?、“大而精”。2004年中國模具協(xié)會在德國訪問時，從德國工業(yè)、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)的產值就占德國模具產值的90%，可見其規(guī)模效益。
隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合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準件使用覆蓋率達70%以上，而我國才達到45％．
本課題研究的思路: 墊片落料沖孔模具的設計.墊片件是最典型的落料沖孔件，其工作過程很簡單就落料和沖孔。該模具采用導柱和導套為導向裝置，考慮到該模具凸凹模的壁厚大于凸凹模的最小允許壁厚，故采用了復合模。為了預防廢料不在凸凹模內積聚，該模具采用正裝復合模。
只有加強沖裁基礎理論的研究，才能提供更加準確、實用、方便的計算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決落料沖孔中出現(xiàn)的各種實際問題，從而，進一步提高制件質量。
本課題設計進度的安排如下：
1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時間15天；
2.確定加工方案，所用時間5天；
3.模具的設計，所用時間30天；
4.模具的調試．所用時間5天．
參考文獻
[1] 中國輕工模具網模具新聞 ．中國模具工業(yè)特點基本狀況及情況分析．2006.4.11
[2] 中國報告大廳市場研究報告網. 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展分析.?2005.5.28
[3] 中國機械設備網. 中國模具產業(yè)發(fā)展的方向.
[4] 中國輕工模具網模具新聞．我國模具與世界先進水平的差距．2006．3．10
[5] 深圳市機械工程學會. 模具發(fā)展四大趨勢. 2003.10.30
[6] 太空模具網. 未來10年的模具發(fā)展趨勢. 2005.11.24
[7] 中國機床工具網.中國模具工業(yè)發(fā)展迅速.2005.4.28?
[8] 中國金屬加工網.沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術趨勢.2005.6
[9]彭建聲、秦曉剛編著.模具技術問答. 北京：機械工業(yè)出版社，1996
[10]Kondo K.Parametric and Interactive Geometric Modeler Formechanical.Computer-Aeded Design.1990(10
題 目：墊片零件的沖壓成型及模具設計
內 容：（1）墊片零件的工藝性分析及工藝方案制定
（2）選擇模具的結構形式
（3）主要工藝參數(shù)計算
（4）選擇與確定模具主要零部件的結構及尺寸
（5）模具總體裝配及主要工作零件的工藝規(guī)程編制
（6）編寫設計說明書
原始資料：
設計題目：墊片
材 料：45鋼
厚 度：2mm
生產批量：大批量生產
前言
本設計根據(jù)從事沖壓模具設計與制造的工程技術綜合性應用型人才的實際要求，是符合大專模具設計專業(yè)的畢業(yè)生畢業(yè)設計需要所編寫的，將沖壓成形原理、冷沖壓成形工藝與模具設計及模具制造工藝等三門關聯(lián)課程的內容有機的融合，介紹了沖壓成形工藝及模具設計與計算方法，同時在模具設計內容中融匯了沖壓模具的不同加工方法、加工工藝及裝配工藝，對初學沖壓模具模設計者有一定的參考價值。
本設計共分九章，分別對設計題目的來源、設計意義、目的、要求及現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，零件工藝性分析，工藝方案的確定、模具結構形式及沖壓設備的選擇，主要工藝參數(shù)計算，選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸，模具的總體裝配，模具工作零件的加工工藝等幾方面進行了闡述。
本設計在設計過程中得到了XXXX指導老師的大力支持和幫助，再此表示誠摯的感謝，由于編者水平有限，收集資料困難，如果有不盡人意的地方，懇請讀者不吝賜教，提出改進意見。
編 者：XXXX
2007年5月
畢業(yè)設計說明目錄
緒 論………………………………………………………………………… 6
第一章 任務來源及設計意義……………………………………………… 8
1.1 設計任務來源……………………………………………………… 8
1.2 設計目的及意義…………………………………………………… 9
第二章 沖壓工藝方案的確定……………………………………………… 9
2.1 沖壓及沖裁件的工藝性的感念…………………………………… 9
2.2 零件工藝性分析…………………………………………………… 10
第三章 模具結構形式及沖壓設備的選擇………………………………… 10
3.1 確定工藝方案的原則 ……………………………………………… 10
3.2 工藝方案的確定……………………………………………………… 10
第四章 主要工藝參數(shù)的計算……………………………………………… 11
4.1 模具結構形式的選擇 ……………………………………………… 11
4.2 沖壓設備的選擇 …………………………………………………… 12
第五章 選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸…………………… 12
5.1 排樣設計與計算 ……………………………………………………… 12
5.2 計算工序壓力………………………………………………………… 14
5.3 計算模具壓力中心…………………………………………………… 15
5.4 計算凸、凹模工作部分尺寸并確定其制造公差…………………… 16
5.5 彈性元件的選取與設計……………………………………………… 18
第六章 模具的總體裝配……………………………………………………… 19
6.1 確定工作零件 ………………………………………………………… 19
6.2 定位零件的設計……………………………………………………… 21
6.3 導料板的設計………………………………………………………… 22
6.4 卸料部件的設計 …………………………………………………… 22
6.5 模架及其他零部件設計……………………………………………… 22
第七章 模具工件零件的加工工藝…………………………………………… 26
第八章 模具工件零件的加工工藝………………………………………… 26
8.1 沖裁模凸、凹模的技術要求及加工特點 …………………………… 26
8.2 凸、凹模加工的工藝路線有以下幾種方案 ………………………… 26
8.3 本副模具工件零件加工方案的確定………………………………… 27
第九章 模具的裝配與調試 ………………………………………………… 28
9.1 模具的裝配…………………………………………………………… 28
9.2 模具的調試…………………………………………………………… 29
第十章 模具零件的材料及其熱處理………………………………………… 30
設計總結……………………………………………………………………… 31
致 謝……………………………………………………………………… 31
參考文獻……………………………………………………………………… 32
附件圖
緒論
改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15％左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的模具之鄉(xiāng)；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝，模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命，效率、加工精度、生產周期等方面與發(fā)達國家的模具相比差距相當大。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型，精密、復雜和長壽命的模具依賴進口。
隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領域內重要的生產手段之一，更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。在現(xiàn)代工業(yè)生產中，由于市場競爭日益激烈，產品性能和質量要求越來越高，更新?lián)Q代的速度越來越快，沖壓產品正朝著復雜化，多樣化高、性能、高質量方向發(fā)展，模具也正朝著復雜化，高效率、高精度、長壽命方向發(fā)展。隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模具設計與制造技術正由手工設計，依靠人工經驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD），數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）
技術轉變。
近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/E、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并且成功應用于沖壓模的設計中。
未來沖壓模具的發(fā)展趨勢:
模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加關注其產品結構的戰(zhàn)略性調整，使結構復雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊的跟著市場的需求發(fā)展。沒有產品的需求、產品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術進步，也就沒有模具產品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產中90％以上的零部件，都要依賴模具成型，在電子產品中，沖壓件約占80％～85％；在汽車、農業(yè)機械產品中，沖壓件約占75％～80％；在輕工產品中，沖壓件約占90％以上。此外，在航空及航天工業(yè)生產中，沖壓件也占有很大的比例。在珠三角和長三角，為汽車行業(yè)配套的模具產值增長達40％左右。而模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。
其次，要積極推進中西部地區(qū)模具產業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經意識到模具產業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。如陜西、四川、河北等模具生產有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團有限公司作為河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動了一片模具企業(yè)的開拓；四川宜賓普什模具有限公司憑借強有力的資金投入，將在未來寫下新的篇章。
第三，要積極推進模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制的創(chuàng)新，轉換經營機制，大力發(fā)展混合所有制經濟，明確產權和完善法人治理結構。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內在動力。要積極推進中、西部地區(qū)工業(yè)基礎較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離，使其模具車間、分廠在不太長的時間里，采用多種有效實現(xiàn)形式，轉換機制，大力發(fā)展產權明晰、獨立自主經營，適應市場運作和模具生產快速反應的現(xiàn)代專業(yè)模具企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭”企業(yè)，帶動地區(qū)產業(yè)鏈的發(fā)展。
本課題的要求
（1）系統(tǒng)總結，鞏固過去所學的基礎課和專業(yè)課知識。
（2）運用所學知識解決模具領域內的實際工程問題，依次進行綜合知識的訓練。
（3）通過某項具體工程設計和實驗研究，達到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設計和科研的基本過程和基本方法。
（4）提高和運用與工程技術有關的人文科學，價值工程和技術經濟的綜合知識。
冷沖壓模具設計應注意的問題
冷沖壓模具設計的整體過程是從分析總體方案開始到完成全部技術設計，這期間要經過計算，繪圖，修改等步驟。在設計過程中應注意以下問題。
㈠ 合理選擇模具結構
根據(jù)零件圖樣及技術要求，結合生產實際情況，提出模具結構方案，分析比、較選、擇最佳結構。
㈡ 采用標準零部件
應盡量選用國家標準件及工廠沖模標準件。使模具設計典型化及制造簡單化，縮短設計制造周期，降低成本。
㈢ 其它
（1）定位銷的用法：
沖模中的定位銷常選用圓柱銷，其直徑與螺釘直徑相近，不能太細，每個模具上根據(jù)需要設置，其長度勿太長。
（2）螺釘用法：
固定螺釘擰入模體的深度勿太深，如：擰入鑄鐵件，深度是螺釘直徑的2～2.5倍，擰入一般鋼件深度是螺釘直徑的1.5～2倍。
（3）對導柱，導套的要求：
模具完全對稱時兩導柱的導向直徑不易設計得相等，避免合模時誤裝方向而損壞模具刃口。導套長度的選取應保證開始工作的導柱進入導套10～15mm。
第一章 任務來源及設計意義
1.1 設計任務來源
設計題目：墊片
材 料：45鋼
厚 度：2mm
生產批量：大批量生產
圖（1-1）產品零件圖
2.1設計目的及意義
冷沖壓模具設計是為模具設計與制造專業(yè)學生在學完基礎理論課，技術基礎課和專業(yè)課后，所設置的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。用模具生產的制件具有高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。
本設計題目為墊片，但對做畢業(yè)設計的畢業(yè)生有一定的設計設計目的及意義。其目的有以下幾點：
1.綜合運用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識，全面系統(tǒng)鞏固課堂教學的基本知識，進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練，提高綜合能力的培訓及擴大模具領域的新知識，從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作的能力。
2.鞏固與擴充“冷沖壓模具設計”等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟。
3. 掌握冷沖壓模具設計的基本技能，如計算，繪圖，查閱設計資料和手冊，熟悉標準和規(guī)范等。
本課題的意義是：通過對該零件模具的設計，進一步加強了設計者冷沖模設計的基礎，為設計更復雜的冷沖模具做好了鋪墊和吸取了更深刻的經驗。
第二章 沖壓工件的工藝性分析
2.1沖壓及沖裁件的工藝性的概念
沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。在沖壓加工中，將材料（金屬或者非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。
沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。所謂沖裁工藝性好是指能用普通沖裁方法，在模具壽命和生產率高，成本低的條件下得到質量合格的沖裁件。影響沖裁件工藝性的因素很多，如沖裁件的形狀特點、尺寸大小、尺寸大小標注方法精度要求和材料性能等。良好的沖裁件工藝性應保證材料消耗少、工序數(shù)目少、模具結構簡單而且壽命長、產品質量穩(wěn)定、操作簡單等。[1]
[1]——劉建超、張寶忠 主編 《沖壓模具設計與制造》 高等教育出版社
2.2零件工藝性分析
2.2.1材料
45鋼是優(yōu)質碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁，并且市場上也容易購買到此種材料，價格適中。
2.2.2工件結構
沖裁件的形狀應盡量簡單、對稱，最好是有圓弧和直線組成。應該避免沖裁件上有過長的懸臂和狹槽，其最小厚度要大于材料厚度的兩倍。
由工件圖看，此工件只有落料和沖孔兩個程序，將外形視為落料，內形視為沖孔，由于制件結構簡單，故采用復合沖壓工序，這樣可以大大提高工作效率，并減輕工作量，節(jié)約能源，降低成本，而且避免原有加工方法中須將手伸入模具的問題，對保護操作者安全也有利。
2.2.3尺寸精度
為降低沖壓成本，獲得最佳的技術經濟效果，在不影響沖壓件使用要求的前提下，應盡量采用經濟精度。所謂經濟精度是提高模具達到最大許可磨損時，其所完成的沖壓加工在技術上可以實現(xiàn)而經濟上又最合理的精度。沖裁件的精度一般滿足其經濟精度要求。
該工件圖上的尺寸除了60±0.25mm和180±0.25mm有精度要求外，其余尺寸未注公差，全部屬自由尺寸，精度要求不高，按IT14級確定。因此，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。由文獻[2]表2-4標準公差查得R200-0.52mm，1000-0.87mm，2200-1.15mm，Φ150+0.4mm。
[2]——薛彥成 主編 〈〈公差配合與技術測量〉〉 機械工業(yè)出版社
2.2.4結論：
該制件可以沖裁
第三章 沖壓工藝方案的確定
3.1 確定工藝方案的主要原則概括起來主要有以下三點
（1）保證沖裁件質量
（2）經濟性原則
（3）安全性原則 [3]
[3]——丁松聚 主編 〈〈冷沖模設計〉〉 機械工業(yè)出版社
3.2工藝方案的確定
在沖裁工藝性分析的基礎上，根據(jù)沖裁件的特點確定沖裁工藝方案。確定工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數(shù)，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排，沖裁工序數(shù)一般容易確定，關鍵是確定沖裁工序的組合與沖裁工序順序
該項零件包括落料沖孔兩個基本工序，可有以下三種工藝方案
方案一:先落料，后沖孔，采用單工序復合模生產。
方案二:先落料，后沖孔復合沖壓，采用復合模生產。
方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產。
方案一模具結構簡單，但需兩道工序兩副模具，生產率較低，難以滿足該項零件的年產量要求。方案二只需用一副模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證需要，具生產率也高。盡管模具結構較方案一復雜。但由于零件的幾何形狀簡單對稱，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產率也高，但零件的沖壓精度稍差，欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上導正銷導正，故模具制造、安裝較復合模復雜，通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案二為佳。同時考慮到不讓廢料在凹模內積聚?？刹捎庙樠b復合模工序。
第四章 模具結構形式及沖壓設備的選擇
4.1 模具結構形式的選擇
4.1.1 模架及導向方式
根據(jù)國家標準，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導柱、導套組成的導柱模模架；一類是由彈壓導板、下模座、導柱、導套組成的導板模模架。模架是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘、壓板固定在壓力機工作臺面上。上下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證沖裁過程中間隙均勻。
模架的基本要求：
（1） 要有足夠的強度與剛度；
（2） 要有足夠的精度（如上下模座要平行，導柱、導套中心要與上下模座垂直，模柄要與上模座垂直等）。
（3） 上下模之間的導向要精確（導向件之間的間隙要很小，上下模之間的移動要平穩(wěn)和無滯住現(xiàn)象）。
由上述看，選擇模架非常重要。為了滿足模架的基本要求及保證模具的使用壽命，且后側導柱模架的導向裝置在后側，橫向和縱向送料都比較方便。故該復合模選用后側導柱模架。[3]
4.1.2毛坯定位方式的選擇
沖模的定位零件是用來保證條料的正確送進及在模具中的正確位置。控制送料步距的定位，稱為擋料；控制條料寬度方向上的定位，稱為導料。沖裁條料時，導料零件有導料板和導料銷等，保證進距的擋料銷和定距側刃等。導料板和導料銷對條料或卷料的側邊進行導向，以保證其正確的送進方向的板件或銷。條料靠著導料板或導料銷的一側導向送進，以免送偏。[4]
[4]——中國機械工業(yè)教育協(xié)會組 編 《冷沖模設計與制造》 機械工業(yè)出版社
根據(jù)工件圖，該模具采用的是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，送進步距控制采用擋料銷。
4.1.3 卸料、出件方式的選擇
卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和費料切刀三種。其中卸料板用于卸掉卡在凸模上或凸凹模上的沖裁件或廢料的板件。固定卸料裝置裝于下模的凹模上，結構簡單、卸料力大，使用安全可靠，一般僅起卸料作用，用于硬料、厚料。出件裝置主要有剛性出件裝置和彈性出件裝置兩種，剛性出件裝置一般用于上模，它是在沖壓結束后上?；爻虝r，利用壓力機滑塊上的打料桿，撞擊上模內的打桿與推件板（塊），將凹模的工件推出，因此推件力大，而且工作可靠。
因為工件為墊片，且墊片要求有很高的平整度，故采用彈壓卸料裝置，卸料可靠。該模具采用彈性打件，并利用裝在壓力機工作臺下的標準緩沖器提供壓邊力。
4.1.4主要零部件的定位方式和固定方式
凸模用凸模固定板固定，固定方法通常是采用臺肩固定，其配合為臺階式凸模用H7/h6，直通式凸模用N7/h6、P7/h6；凹模用導料銷定位，一般采用螺釘和銷釘固定在下模座上。
4.2沖壓設備的選擇
沖壓設備的選擇應注意以下幾點：
（1） 壓力機的噸位應當?shù)扔诨虼笥跊_裁時的總力，即F壓>>F總
式中：F壓——所選壓力機的噸位
F總——沖裁時的噸位
（2） 根據(jù)模具結構選擇壓力機類型和行程次數(shù)，如復合模工件需從模具中間出件，最好選用可傾式壓力機。
（3） 根據(jù)模具尺寸大小，安裝和進出料等情況選擇壓力機臺面積尺寸，如有推件時應考慮臺面孔的大小使沖后有零件能自由通過。
（4） 選擇壓力機的閉合高度與模具是否匹配。
（5） 模柄直徑、長度是否與壓力機滑塊模柄直徑、深度尺寸相當。
（6） 壓力機的行程次數(shù)應當保證有最高的生產率。
（7） 壓力機應該使用方便和安全。 [5]
[5] ——王芳 主編 《冷沖壓模具設計指導》 機械工業(yè)出版社
為安全起見，防止設備的超載，可按公稱壓力F壓≥（1.6～1.8）F總的原則選取壓力機，參照文獻[6]表8-10開式雙柱可傾式壓力機主要技術規(guī)格初選公稱壓力為1000KN的開式雙柱可傾式壓力機。
[6]—— 許發(fā)樾 主編 《模具設計應用實例》 機械工業(yè)出版社
第五章 主要工藝參數(shù)計算
5.1排樣設計與計算
在沖壓生產中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好地確定沖件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。
5.1.1選擇排樣方法
沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫排樣。合理的排樣是降低成本和保證沖裁件質量及模具壽命的有效措施，故排樣時應考慮如下原則：
（1） 提高材料利用率。
（2） 合理排樣方法使操作方便，勞動強度低且安全。
（3） 模具結構簡單，壽命長。
（4） 保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。 [4]
因該工件是由圓弧和直線組成，且形狀和結構對稱，采用直排時材料利用率高，故選擇直排。
5.1.2確定搭邊值
排樣中相鄰兩個零件之間的余料或零件與條料邊緣間的余料稱為搭邊。搭邊值要合理確定，搭邊值過大，材料利用率低，過小時搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口，因此確定搭邊值時應考慮如下因素：
（1） 材料的力學性能：軟材料、脆材料搭邊值要大一些；硬材料搭邊值可小一些。
（2） 材料的厚度：材料越厚，搭邊值也越大。
（3） 零件的形狀和尺寸：零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。
（4） 排樣的形式：對排的搭邊值大于直排的搭邊值。
（5） 送料及擋料方式：用手工送料且有側壓裝置的搭邊值可小一些，用側刃定距比用擋料銷定距的搭邊值小一些。
（6） 卸料方式：彈性卸料比用剛性卸料的搭邊值要小一些。
由文獻[4]表3-12搭邊a和a1數(shù)值查得：a1=2.0mm，a=2.2mm
5.1.3計算送料步距與條料寬度
（1）送料步距
條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距。送料步距的大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。每次只沖一個零件的步距S的計算公式為：
S=D+a
式中：
D——平行于送料方向的沖裁件寬度
a——沖裁件之間的搭邊值
S=100+2=102mm
（2）條料寬度
條料寬度的確定原則是：最小條料寬度要保證沖裁時零件周邊有足夠的搭邊值，最大條料寬度要能在沖裁時順利地在導料板之間送進，并與導料板之間有一定的間隙。因此，在確定條料寬度時必須考慮模具的結構中是否采用側壓裝置和側刃。因本副模具要求條料始終沿著導料板送進，所以模具結構中采用有側壓裝置，則條料在有側壓裝置的導料板之間送進時的計算公式如下[1]：
條料寬度：B0-Δ=（Dmax+2a）0-Δ
導料板之間距離：A=B+c=Dmax+2a+c
式中：Dmax——條料寬度方向沖裁件的最大尺寸
a——側搭邊值
Δ——條料寬度的單向偏差
c——導料板與最寬條料之間的間隙
由參考文獻[1]中表2.5.3條料寬度偏差查得Δ=0.6mm，由表2.5.5導料板與條料之間的最小間隙Cmin，查得Cmin=5mm。
B0-Δ=（100+2x2.2）0-0.6=104.40-0.6mm
A=100+2.2x2+5=109.4mm
5.1.4計算材料利用率
沖裁件的實際面積與所用材料面積的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的經濟指標。
由文獻[7]得一個進距內的材料利用率η可用下式表示：
η=nA/BSx100%
式中：A——沖裁件的面積
n——一個進距內沖裁件數(shù)目
B——條料寬度
S——進距
由文獻[7]查板材標準，所選板材寬度標準為（8mm～200mm）的板材，根據(jù)材料的結構，選用寬105mm的鋼板，每條鋼板可剪1張條料。則一個進距的材料利用率：
η=nA/BSx100%
=[220x100－Л152x4－（101x40-Л202）x4]/104.4x222x100%
≈34.7%
[7]——模具實用技術叢書編委會 編 《模具設計應用實例》
5.1.5畫出排樣圖
圖（5-1）零件排樣圖
5.2計算工序壓力
5.2.1落料力的計算
利用普通平刃凸模和凹模沖裁時，其沖裁力的計算公式為：
F=KLtζb
公式中： F——沖裁力
L——沖裁周邊長度
t——材料厚度
ζb——材料抗剪強度
K——系數(shù)
系數(shù)K是考慮到實際生產中，模具間隙的波動和不均勻、刃口的磨損、板材力學性能和厚度、波動等因素的影響而繪出的修正系數(shù)。一般取K=1.3。
沖裁周邊長度的計算：L=（202+60）x2+2Лx20=649.6mm
由文獻[1]中表1.3.6查得ζb=400MPa
F =649.6x2x400x1.3=675.584KN
5.2.2頂件力的計算
FD=KDF
公式中：F——沖裁力
KD——頂件力系數(shù)，由文獻[1]表2.6.1查得KD=0.06
則FD=0.06x675.584=40.54KN
5.2.3沖孔力計算
Fc=1.3Ltζb
公式中：L=3.14x15x4=188.4mm
則Fc=1.3x188.4x2x400=195.936KN
5.2.4卸料力的計算
FX=KXF
公式中：F——沖裁力
KX——卸料力系數(shù)，由文獻[1]表2.6.1查得KX=0.04
則KX=0.04x675.584=27KN
故總沖裁力FZ=F+FX+FD+FC
=675.584+27+40.54+195.936
=939.06KN
根據(jù)計算結果，沖壓設備擬選用J23-100A，該壓力機與面具設計的有關參數(shù)為：
公稱壓力：1000KN
滑塊行程：16mm～140mm
滑塊行程次數(shù)：45次/min
最大閉合高度：400mm
封閉高度調節(jié)量：100mm
工作臺尺寸（前后x左右）：600mmx900mm
模柄孔尺寸（直徑x深度）：60mmx80mm
最大傾斜角：300
5.3計算模具的壓力中心
沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心，沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩(wěn)，地工作，減少導向件的磨損，提高MJ壓力機壽命。
沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力作用點的方法，由于絕大部分沖裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，輪廓各部分的沖裁力與輪廓長度成正比，所以求合力作用點可轉化為求輪廓線的重心，具體方法如下：
1． 按比例畫出沖裁輪廓線，選定直角坐標系
2． 把圖形的輪廓線分成幾份，計算各部分長度…，并求出各部分重心位置的坐標（），（）…（）；
3． 按沖裁輪廓線下列公式求沖模壓力中心的坐標值（）：
[5]
計算壓力中心時，如圖（5-2）把坐標原點取在工件的對稱中心上，建立XOY，因為工件的形狀關于X軸和Y軸對稱，所以壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心O上，即其坐標為（0，0）。
圖（5-2）零件壓力中心
5.4計算凸凹模工作部分刃口尺寸計算原則
⑴設計落料模先確定凹模刃口尺寸，以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來獲得。設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸，以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來獲得。
⑵根據(jù)沖模在使用過程中的磨損規(guī)律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔模時，凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。
⑶不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙。
⑷選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，既要保證工件的精度要求，又要保證合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高2∽4級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按IT6∽IT7級來選用。
⑸工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注單向公差，所謂“入體” 原則是指標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。[1]
5.4.1沖裁凸凹模刃口尺寸計算
由工件圖看，該工件是由圓弧和直線及圓構成的簡單規(guī)則形狀的工件，且為大批量生產，故沖裁此類工件的凸凹模制造相對簡單，精度容易保證，所以采用分別制造法加工。凸凹模分別加工方法具有制造簡單周期短，凸凹模具有互換性，便于成批制造。
（1） 落料
設工件的尺寸為D0-Δ，根據(jù)計算原則得
DA=（Dmax-XΔ）0+δA
DT=（DA-Zmin）0-δT=（Dmax-XΔ-Zmin）0-δT
（2） 沖孔
設沖孔尺寸為d0+Δ，根據(jù)計算公式得
dT=（dmin+XΔ）0-δT
dA=（dT+Zmin）0+δA=（dmin+XΔ+Zmin）0+δA
（3） 孔心距
孔心距屬于磨損后基本不變的尺寸，在同一工步中，在工件上沖出孔距為L±Δ/2兩個孔時，其凹模型孔中心距Ld可按下面公式確定：
Ld=L±Δ/8 [1]
上述公式中： DA——落料凸凹模尺寸
dT、dA——沖孔凸凹模尺寸
Dmax——落料件的最大極限尺寸
dmin——沖孔件的最小極限尺寸
L、Ld——工件空心距和凹模孔心距的公稱尺寸
Δ——工件制造公差
Zmin——最小合理間隙
X——磨損系數(shù)
δT、 δA——凸凹模的制造公差，按IT6～IT7級來選取
為了保證初始間隙不超過Zmax，即δT+δA≤Zmax-Zmin，δT、δA選取必須滿足以下條件δT+δA≤Zmax- Zmin。
由工件圖可知道，除了孔心距16±0.25mm，180±0.25mm有精度要求外，其它未注公差按IT14級計算，外形1000-0.87mm，R200-0.52mm，2200-0.15mm由落料獲得，Φ150+0.43mm由沖孔獲得；由文獻[6]查表2.2.3沖模初始間隙值Z得
Zmin=0.130mm
Zmax=0.190mm
[6]——郝濱海 主編 <<沖壓模具簡明設計手冊>> 化學工業(yè)出版社
則Zmax- Zmin=0.190-0.130=0.060mm
由公差表查得60±0.25mm,180±0.25mm為IT12級,取X=0.75mm,其余為IT14級,取X=0.5mm.
因為該工件的形狀是簡單的圓弧和直線組成，則凸凹模分別按IT6和IT7級制造，故以下凸凹模公差由文獻[1]中表2.4.1標準公差得：
基本尺寸
Φ150+0.43
2200-0.15
1000-0.87
200-0.52
凸模偏差
Δt=0.020
δT=0.030
δT=0.025
δT=0.020
凹模偏差
δA=0.020
δA=0.045
δA=0.035
δA=0.025
表（5-4）凸凹模制造偏差
則 沖孔： dT=（dmin+XΔ）0-δT=（15+0.75x0.43）0-0.020=15.30-0.020
dA=（dT+Zmin）0+δA=（15.3+0.130）0+0.020=15.4300+0.020
校核：|δT|+|δA|≤Zmax-Zmin
0.020mm+0.020mm≤0.190mm-0.130mm
0.040mm≤0.060mm （滿足間隙公差條件）
落料： DA1=（Dmax-XΔ）0+δA=（220-0.5x0.15）0+0.045=219.9250+0.045
DT1=（DA1-Zmin）0-δT=（219.925-0.130）0-0.030=219.7950-0.030
DA2=（Dmax-XΔ）0+δA=（100-0.5x0.15）0+0.035=99.9250+0.035
DT2=（DA2-Zmin）0-δT=（99.925-0.130）0-0.025=99.7950-0.025
DA3=（Dmax-XΔ）0+δA=（20-0.5x0.15）0+0.025=19.9250+0.025
DT3=（DA3-Zmin）0-δT=（19.925-0.130）0-0.020=19.7950-0.020
校核：0.035mm+0.025mm=0.06mm=0.06mm （滿足間隙公差條件）
0.025mm+0.020mm=0.045mm﹤0.060mm （滿足間隙公差條件）
0.030mm+0.045mm=0.075mm﹥0.060mm （不能滿足間隙公差條件）
因此，只能縮小220mm的δT、δA，提高制造精度，才能保證間隙在合理范圍內，由此可?。?
δT≤0.4（Zmax-Zmin）=0.4x0.06=0.024mm，δA≤0.6（Zmax-Zmin）=0.6x0.02=0.012mm
故：DA1=219.9250+0.012mm
DT1=219.9750-0.024mm
5.5 彈性元件的選取與設計
為了得到較平整的工件，本模具采用彈壓卸料結構，使條料在落料、沖孔過程中始終處于一個穩(wěn)定的壓力之下，從而改善了毛坯的穩(wěn)定性。
5.5.1上卸料采用橡膠作為彈性元件
選取橡膠作為彈性元件的原因是由于橡膠允許承受的載荷較大，安裝調整靈活方便。根據(jù)工藝性質和模具結構確定采用一硬橡膠，形狀是圓筒形。
（1）橡膠的選擇原則
①為了保證橡膠正常工作，所選橡膠應滿足預壓力要求
F0≥FX
公式中： F0——橡膠在預壓縮狀態(tài)下的壓力（N）
FX——卸料力（N）
②為保證橡膠不過早失效，其允許最大壓縮量不應超過其自由高度的45%，一般取
ΔH2=（0.35～0.45）H0
公式中：ΔH2——橡膠允許的總壓縮量（mm）
H0——橡膠的自由高度（mm）
橡膠預壓縮量一般取自由高度的10%～15%。即
ΔH0=（0.10～0.15）H0
公式中：ΔH0——橡膠預壓縮量（mm）
故 ΔH1=ΔH2-ΔH0=（0.25～0.35）H0
而 ΔH1=ΔH/+ΔH//
公式中：ΔH/——卸料板的工作行程（mm），ΔH/=t+1，t為板料厚度
ΔH//——凸模刃口修模量（mm）
③橡膠高度與直徑之比應按下式校核
0.5≤H0/D≤1.5
公式中：D——橡膠外徑（mm）
（2） 選擇橡膠步驟
① 根據(jù)工藝性質和模具結構確定橡膠性能、形狀和數(shù)量，沖裁卸料用較硬橡膠。
② 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面積A：為使橡膠滿足壓力的要求，F(xiàn)預=AP≥F卸，所以橡膠墊的橫截面積與卸料力及單位壓力之間存在如下關系：A=F卸/P
③ 確定橡膠墊的平面尺寸：圓筒形橡膠墊的外徑為D，內孔為d，則橫截面積公式為A=Л（D2-d2）/4，代入上面公式A= F卸/P后，可得外徑D=。
④ 校核橡膠墊的自由高度，橡膠墊的自由高度H0與其直徑應在下式范圍內，即0.5≤H0/D≤1.5，確定橡膠墊的安裝高度：H裝=H0-H預 [1]
（3）卸料橡膠的設計計算如下表：
項目
公式
結果
備注
卸料板工作行程
h工作=h1+t+h2
7.5mm
h1—為凸模凹進卸料板的高度1mm，h2—為凸模沖裁后進入凹模的深度4.5mm。
橡膠的工作行程HI
HI=+
13mm
為凸?？傂弈チ?，取5.5mm,
橡膠的自由高度H0
H0=4HI
52mm
取HI為H0的25%
橡膠的預壓縮量H預
H預=15%H0
7.8mm
一般取H預=10%～15%H0
每個橡膠承受的載荷F1
F1=/4
1648.08N
選用四個圓筒形橡膠
橡膠墊的外徑D
D=
184mm
d為圓筒形橡膠的內徑，取d=13mm;P=0.5Mpa
校核橡膠墊自由高度
0.5≤/D=0.615≤1.5
滿足要求
橡膠墊安裝高度
=-
44.2mm
表（5-5）卸料橡膠的設計計算
第六章 選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸
6.1確定工作零件
6.1.1凸模
凸模是在沖壓過程中，沖模中被沖制件或廢料所包容的工作零件。
（1）凸模的結構形式及其固定方法
①落料凸模
結合工件外形并考慮加工，將落料凸模設計成臺階式，采用線切割機床加工，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造。
②沖孔凸模
因為所沖的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護的小凸模，且臺階式的凸模強度剛性好，修磨方便，其工作部分尺寸由計算而得，所以沖孔凸模采用臺階式。一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。采用臺肩固定，與凸模固定板配合部分按過渡配合（H7/m6或H7/n6）制造，最大直徑的作用是形成臺肩，以便于固定，保證工作時凸模不被拉出。
（2）凸模長度計算：
凸模的長度尺寸應根據(jù)模具的具體結構確定，同時要考慮凸模的修磨量、固定板與卸料板之間的安全距離、裝配等需要。
① 落料凸模長度計算
由文獻[1]得，當采用彈壓卸料板時，其凸模長度按公式2.9.2得：
L=h1+h2+t+h
公式中： L——凸?？傞L度
h1——凸模固定板厚度，取h1=20mm
h2——卸料板厚度，取h2=14mm
t——材料厚度，t=2mm
h——增加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度（0.5～1）mm，凸模固定板與卸料板之間的安全距離等，一般取10mm～20mm，取h=16mm。
則落料凸模的長度：L=20+14+2+16=52mm
② 沖孔凸模的長度計算
由參考文獻[7]同時由零件圖可知，沖Φ15孔的凸模長度：
L=t1+t2+L1
公式中： L——沖孔凸模的長度
t1——凸模固定板厚度（mm）
t2——頂件塊的厚度（mm），取48mm
L1——附加長度，包括凸模進入凹模 的深度0.5mm～1mm，取1mm；總修磨量6mm～12mm，取6mm；凸模固定板與卸料板之間的安全距15mm～20mm，取15mm。
則L=20+48+1+6+15=90mm
（3）凸