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免費畢業論文--說明書（冷沖模設計(一)
在現代工業生產中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鍛造、鑄造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生產行列中得到了廣泛的應用。由于采用模具進行生產能提高生產效率、節約原材料、降低成本，并可保證一定的加工質量要求，墊片的用途涉足的領域也很廣泛，它在汽車、飛機、電器、航天和日常生活用品等產品都占有重要的地位。隨著科學技術的發展，工業產品的品種和數量不斷的增加，產品的改型換代加快，對產品質量、外觀不斷提出新的要求，對模具質量的要求也越來越高。模具設計、制造工業部門肩負著為相關企業和部門提供商品的重任。顯然，如果模具設計及制造水平落后，產品質量低劣，制造周期長，必然影響產品的更新換代，使產品失去競爭能力，阻礙生產和經濟的發展。模具的設計及制造技術在國民經濟中的地位是顯而易見的。
世界制造業興起，已經引起我國對模具工業高度的重視，80年代我國已經陸續出臺了促進模具工業快速發展的決定性文件�，F在我國的模具工業已初具規模，現在已經有3萬多個模具加工業。我國的模具制造水平，從過去的只能制造簡單模具發展到可以制造大型，精密，復雜，長壽命的模具。例如冷沖模方面我國能生產50余工位自動級進模，模具壽命突破了1億次，模具精度方面已經達到0.03mm。面對模具制造行業如此大好的現狀以及良好的發展前景，我們應該已積極的心態投入到學習中去，爭取為中國的“四化”作出應有的貢獻，同時能夠在其中找到自己的價值。
該設計由模設本人設計，由于編者水平有限，難免有所紕漏與失誤，懇請各位老師批評指正。
目 錄
緒論 1
第1章 墊板沖裁件工藝分析 3
1.1 生產批量、零件技術要求 3
1.2 沖裁工藝分析應注意事項 4
1.2.1、沖裁件的結構要素 4
1.2.2、沖裁件的精度和表面粗糙度 4
第2章 確定沖裁工藝方案 5
2.1 根據本零件的設計要求，有三種方案可供選擇 5
2.1.1 采用單工序逐步加工 5
2.1.2 采用復合模加工成形 5
2.1.3 采用級進模加工 5
3.1 模具的形成 6
3.1.1 復合模分為倒裝復合模和順裝復合模 6
3.2 出件裝置及方式 6
3.3模架的選取 7
3.3.1標準模架 7
3.3.2 非標準模架 7
3.4定位裝置 8
4.1 排樣設計與計算 9
4.1.1 排樣方案 9
4.1.2 條料寬度的計算 10
4.1.3 步距的計算 10
4.1.4 材料利用率 10
4.2 沖壓力的計算、初步選取壓力機的噸位 11
4.2.1沖壓力的計算 11
4.2.2初步選取壓力機的噸位 12
4.3計算模具壓力中心 13
4.4計算凸、凹模刃口尺寸，并確定其制造公差 13
4.5估算凹模外形尺寸、以便選擇標準組合 14
4.6 彈性元件的選取與計算 15
4.6.1 彈性元件的選取 15
4.6.2 卸料螺釘及裝置 16
4.6.3 卸料螺釘的設置形式 16
第5章 模具的主要零部件設計 18
5.1 凸模結構設計 18
5.2墊板的設計 18
5.3緊固件 19
5.4凸緣模柄 19
第6章 壓力機校核 20
6.1沖裁模模具閉合高度的校核 20
6.2 工作臺面的校核 20
總 結 21
參考文獻 22
緒論
第1章 墊板沖裁件工藝分析
1.1 生產批量、零件技術要求
材料Q235、厚度t=1mm；
設計要求：精度等級IT14、大批量生產沖裁件。
圖1.1
1.2 沖裁工藝分析應注意事項
1.2.1、沖裁件的結構要素
沖裁件的形狀應力求簡單、規則，以便節省原材料，減少工序數目，提高模具壽命，降低工件成本。
（1）、沖裁件內、外形轉角處應避免尖銳的轉角，應當有適合的圓角。
（2）、沖裁件上應盡量避免窄長的懸臂和凹槽。
（3）、沖裁件上孔與控之間、控到零件邊緣的距離，受模具強度和制件質量的限制，其值不能太小，一般要求≧2t。
（4）、沖裁件端部帶圓弧時，當采用有搭邊落料成形時，應�。遥剑拢病�
（5）、因受凸模強度和穩定性的限制，沖裁件的孔不能太小。用自由凸模和帶護套的凸模所能沖制的最小孔徑。
1.2.2、沖裁件的精度和表面粗糙度
（1）、普通沖裁件內外形尺寸的經濟精度一般不高于IT11級，落料件精度最好低于IT10級，沖孔件最好低于IT9級，所以本設計精度選IT13級；
（2）、因為本次設計材料厚度為0.8㎜，所以根據課本表2-7，選表面粗糙度Ｒａ為3.2。
第2章 確定沖裁工藝方案
2.1 根據本零件的設計要求，有三種方案可供選擇
2.1.1 采用單工序逐步加工
（1）、沖孔→落料單工序模，
（2）、落料→沖孔單工序模；
方案優點：由于采用單工序模，模具制造簡單，維修方便，生產率低，工件精度低，不適合大批量生產。
2.1.2 采用復合模加工成形
方案優點：生產率高，工件精度高，但模具制造較復雜，調整維修較麻煩，使用壽命低。
因為本次設計的復合模能在壓力機一次行程內，完成沖孔落料等工序，在完成這些工序的過程中無需進給移動。
2.1.3 采用級進模加工
方案的優缺點：級進模具有操作安全的顯著特點，模具強度較高，壽命較長。使用級進模便于沖壓生產自動化，可以采用高速壓力機生產。級進模較難保證內、外形相對位置的一致性。但級進模輪廓尺寸較大，制造復雜，成本較高，一般適用于大批量生產小型零件。
根據本零件的設計要求，以及各方案的特點決定采用第2種方案比較合理。
第3章 選擇模具的結構形式
3.1 模具的形成
3.1.1 復合模分為倒裝復合模和順裝復合模
（1）、落料凹模裝在下模時稱為順裝復合模。特點是工件和沖孔廢料都將落在凹模表面上，必須加以清除后才能進行下一次沖裁，因此操作不方便，也不安全，對多孔工件不宜采用，但沖出的工件表面比較平直。
（2）、落料凹模裝在上模時稱為倒裝復合模，特點為沖孔廢料由沖孔凸模沖入凹模洞口中，積聚到一定數量由下模漏料孔排出，不必清除廢料，操作方便，應用廣泛，但工件表面平直度較差，凹凸模承受的張力較大，因此凹凸模的壁厚應嚴格控制，以免強度不足。
經分析后，此工件有四個小孔一個大孔，若采用順裝式復合模，操作很不方便，另外，此工件無較高的平直度要求，工件精度要求也很低，所以從操作方便，模具制造簡單等方面考慮，決定采用倒裝式復合模。 倒裝復合模的凹凸模型孔內積存沖孔廢料對型壁形成較大的張力。因此倒裝復合模的凹凸模最小壁厚b值不能太小，查表2—28得值符合要求，所以采用倒裝式復合模符合要求。
3.2 出件裝置及方式
復合模出件選用逆出件，沖出凹模內的工件需由出件裝置反向推出或頂出，倒裝復合模的出件裝置在上模，也可以采用橡膠塊作為彈性元件，結構比較簡單，調整也方便，但此彈性卸料只適于板料厚度小于0.3mm的薄板沖裁。由于橡膠塊產生的壓料、推件力有限。既要采用推出或頂出裝置。此材料選用彈壓卸料式模具，出件方式可選用逆出件式模具，彈壓卸料式模具又稱之為敞開式模具，封閉式模具比較安全。
3.3模架的選取
3.3.1標準模架
標準模架有如下特點
（1）、標準模架是模具標準件中商品化程度最高的，有各種型號與規格可供選購。
（2）、出售的標準模架均由本專業廠成批制造，質量有保障，價格便宜。
（3）、雖然每個模具都是單件生產的，但是模架卻可以批量生產。為適應批量生產的需要，降低生產成本，提高模架質量，模座采用鑄鐵制造，普通模架的導柱與導套選用20號鋼制造并經身碳淬火，硬度58~68HRC。
（4）、標準模架嚴格按冷沖模架技術條件GB2845—81制造與驗收。
可見，標準模架質量要求很高的，設計模具時應盡量選用。
3.3.2 非標準模架
下述兩種情況下設計制造的模架屬于非標準模架。
一種是標準模架的尺寸規格不能滿足要求，企業需要自行設計制造的模架，例如多工位級進模所需要的特長模架。設計折中模架時應掌握如下兩條原則：一是模座應采用低碳鋼板制造而不用鑄鐵，因為單件生產，其外形不應采用鑄鐵模座的外形，應盡量簡化，例如，采用矩形，但要求周邊倒角。二是導柱導套仍選購標準件，模具商店單獨出售各種成套的導柱導套。這種自制的非標準模架，當裝配質量良好時，完全可以達到標準模架的質量標準。
另一種是導柱導套及模座等主要零件全由企業自行設計制造的模架，多為單件生產。一般地講，所生產的模架導向精度與使用壽命都不如標準模架。有的企業設計模具時，模架要件件出圖樣，制造模具時，有要件件下料開始。這是很落后的做法，不僅模具生產周期過長，而且模具質量也較差。為了促使我國模具工業整體水平的提高與興旺發達，應當改變這種落后的作法，廣泛應用專業廠生產的標準模架。
由于我國目前模具標準化與商品化還不盡完善，有些大型企業為了滿足生產的需要，按企業標準或部門標準進行生產的小批量模架，供本企業使用，質量也可以保障，也能起到標準模架所起到的作用。當屬企業標準模架。
若采用中間導柱模架，則導柱對稱分布，受力很均衡，滑動平穩，拔模簡單、方便，但只可以一個方向送料。若采用對角導柱模架，則受力不均衡、滑動不平穩，可縱向或橫向送料。若采用后側導柱模架，則可三方向送料。操作者視線被阻擋，結構比較緊湊，但模具受力不均衡，滑動不平穩。
根據相關資料決定跟設計采用中間導柱模架。
3.4定位裝置
在落料模與復合模中,擋料的主要作用是保證縱向搭邊值.活動擋料銷通常安裝在倒裝落料�；虻寡b復合模的彈壓卸料板上,凹模不開避讓孔,因此不損害凹模強度,由此本次設計為倒裝復合模且加工簡單,所以可用活動擋料銷來定位.
第4章 工藝計算
4.1 排樣設計與計算
4.1.1 排樣方案
選用有搭邊，為了補償剪板誤差與定位誤差，增加條料的剛度，方便送料選用直排，因為這樣既簡便又不會浪費材料。
因為本次設計采用單工序的沖裁方案，即沖孔落料兩道工序完成，落料的排樣圖采用有搭邊的直排。
查表2-10 a=1.5 a1=1.8;步距S=51.5，取B=54mm。
圖4.1
4.1.2 條料寬度的計算
選用有橫搭邊的排樣，用擋料銷定距，導料銷導向，在一側導板裝有側壓裝置的模具，雖無側壓，送料使條料始終接觸基準導料板送料。按其公式2-7：
△——查表2-12可得△=0.5
料寬B=［D+2ａ1+△］0-Δ
=[50+2×1.8+0.5]0-0.4
=54.10-0.5mm
a1-橫搭邊，其值見表2-10；
D-工件橫向最大尺寸（㎜）；
C1-條料入端導料間隙，見表2-13；
△-剪板公差。
4.1.3 步距的計算
S=L+a=50+1.5=51.5mm
4.1.4 材料利用率
試中：
A－一個步距內工件的有效面積；
S－送料步距；
B－料寬。
A=50×50-(10×10-3.14×5²)-π6²-4π2²
=2315.22mm
為了驗算利用率，，差指導書表4-1選用規格為1000×1500的板料。計算其利用率
A=(19*50+20*1.5)-(29*50-30*1.8)
=1473920mm
4.2 沖壓力的計算、初步選取壓力機的噸位
4.2.1沖壓力的計算
查附錄表1Mpa
取 k=1.3 t=0.8mm
L=30×4+2×10π+12π+16π
=270.72mm
沖裁力：F=KLｔ
=1.3×270.72×0.8×250
=70387.2N
查公式1-12：
卸料力： FQ1=K1F
=0.07×70387.2
=4927.104N
頂件力： FQ3=K3F
=0.14×70387.2
=9854.208N
彈壓卸料逆出件時的總沖壓力F0為：
F0=F+FQ1+FQ3
=70387.2+4927.104+9854.208
=85168.512N
≈85KN
4.2.2初步選取壓力機的噸位
根據總沖壓力所以查模具設計指導表4-33初選壓力機J23-16型。
根據沖裁工藝和沖裁結構計算，壓力機的公稱壓力Fg必須大于沖壓計算的總壓力，即Fg>F0，所以取（J23—16）型號的壓力機。
其主要參數：
公稱壓力/KN 160KN
滑塊行程/㎜ 80㎜
滑塊行程次數/（次/min） 100次/min
最大封閉高度/㎜ 220㎜
封閉高度調節量/㎜ 60㎜
滑塊中心線至床身距離/㎜ 160㎜
立柱距離/㎜ 220㎜
工作尺寸/㎜ 前后300㎜
左右450㎜
工作臺孔尺寸/㎜ 前后110㎜
左右220㎜
直徑160㎜
工作臺板厚度/㎜ 厚度60㎜
模柄孔尺寸/㎜ 直徑30㎜
深度50㎜
可傾角（可傾式工作臺壓力機）/( °) 30 °
4.3計算模具壓力中心
因為本次所設計加工的零件為對稱矩形件,其加工方式為沖孔落料一步完成,且精度為IT13級,為了模具設計和模具制造方便,壓力中心就設計與制件中心即:凹模板中心
4.4計算凸、凹模刃口尺寸，并確定其制造公差
查中表1—4，Zmin=0.072mm,Zmax=0.104mm
查中表2—21，x=0.4
按刃口尺寸的計算原則可得：
A類——落料 B類——沖孔 C類——孔中心距
（1）落料件刃口尺寸
以凹模為基準：
（2）沖孔件刃口尺寸
凸模為基準：
（3）工件孔中心距離
4.5估算凹模外形尺寸、以便選擇標準組合
在凹模板的類型中，可分為圓型凹模板和矩形凹模板，圓型凹模板一般從圓棒料上直接截取，因圓棒料還處于供應狀態下，存在晶粒粗大碳化物分布不均等嚴重缺陷，用這種材料制作凹模將嚴重影響模具壽命，因此，選用圓型凹模板不合理，而矩形凹模板一般是有圓棒料按照工藝鍛造而成，且不方便鍛成圓毛坯，所以凹模板取矩形比較合理。
因為壓力中心O沿矩形L×B寬度方向處于對稱線上，而沿長方向不在對稱線上�？扇點沿廠度方向到短邊的最大距離為L′的一半，則L′×ｂ即為修正后的凹模有效面積。自矩形L′×ｂ向四周擴大一個允許的凹模壁厚C值，可得凹模外形尺寸L×B，就能保證壓力中心與凹模及模柄中心線重合。
查中表2-17 得28～36mm
由于這些零件長寬相等，即壓力中心可放在凹模中心，再者此工件料較薄，所以應取較小值C=28mm
L=50+2c=50+228=106mm=B
由于本次設計的工件是四邊都相等的對稱矩形，為了選用書上的標準模架。所以根據本次設計的實際情況凹模板的周界尺寸應選用125100㎜。
因為采用逆出件式模具，可選用全直壁型孔。
4.6 彈性元件的選取與計算
4.6.1 彈性元件的選取
（1）、假設考慮了模具結構,決定用4個厚壁筒形的聚氯酯彈性體。
（2）、計算每個彈性體的預壓力FＹ:
Fy=4927.104N/4=1231.776N
（3）、考慮橡膠塊的工作壓縮量較小，取預壓縮率ξY=10%。 由表2-27查得單位壓力Fq=1.1Mpa。
（4）、按式2-49計算彈性體的截面面積A：
A=FY/Fq=（1232/1.1）=1120mm²
（5）、卸料螺釘的選取
如果選用直徑為10 mm的卸料螺釘，選取彈性體穿卸料螺釘孔的直徑d=Φ10.5 mm，則彈性體的外徑b可按下式求得：
為了保證足夠的卸料力，以獲得更平整的工件，需要加大壓料力，可適當增大外徑D。
（6）、橡膠高度的校核
當橡膠塊用作較大壓縮量的彈性元件時，如壓料裝置中的橡膠塊需按下式進行相對高度的校核：
5H/D1.5
式中D——橡膠塊的直徑；
的H高度為20校驗符合要求。
經查8——47。
4.6.2 卸料螺釘及裝置
卸料螺釘的特點：模具國標規定了兩種卸料螺釘，即圓柱頭卸料螺釘（GB2867.5——81）與圓柱頭內六角卸料螺釘（GB2867.6——81）均具有如下特點：
（1）、螺紋長度雖短但與光桿段有臺階，可保證旋入彈壓卸料板后不易松動。
（2）、螺紋長度是指光桿段長度且有公差要求，便于保證彈壓卸料板工作平面與凹模面平行。
（3）、螺釘材料為45鋼且要求熱處理硬度為35~40HRC，以便保證螺釘有足夠的強度，能承受卸料過程中反復作用 的拉應力。
普通螺釘具備上述特點，因此應選用標準卸料螺釘。
因凸模經刃磨后，在重新安裝彈壓卸料時，在螺釘頭部應加墊圈，其厚度為刃磨量，特別是橡膠喀為彈壓卸料元件時更應注意這一點，以免預壓量過大損害壓力機。
4.6.3 卸料螺釘的設置形式
根據設計的要求及其采用一般形式為沉孔形。
（1）、卸料螺釘長度的確定：
Ｌ=h1+ｈ2+ｈ3+ｈ0（㎜）
=16+6+35+21
=78
H1——凸凹模固定板的厚度
H2——墊板的厚度
H3——下模座的厚度
H0——預壓后彈性元件的高度；
（2）、卸料螺釘在下模座深度的計算
ｈ1=h2+1+1+0.8
=8+2.8
=10.8mm
H2——卸料螺釘頭部的高度
第5章 模具的主要零部件設計
5.1 凸模結構設計
鑒于此模具結構，根據零件形狀確定凸模結構如下：
因為材料厚度ｔ=0.8㎜，取1㎜；打桿運動距離取5所以凸模長度為50㎜。
沖孔Φ12凸模：
圖5.1
沖孔 Φ4凸模：
圖5.2
5.2墊板的設計
在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現凹陷；致使凸模松動。有些模具在凹模與下模座之間也加墊板，目的為了提高模具的使用壽命。
墊板的平面形狀尺寸與固定板相同，其厚度一般取6~10㎜，如果結構學要，例如在用螺釘吊裝凸模時，為在墊板上加工吊裝螺釘的沉孔，可適當增大墊板的厚度。
在墊板上穿過連接螺釘、卸料螺釘和定位銷處要鉆通孔，其直徑比相應件的直徑增大0.5~1㎜，應注意，穿銷孔是在預裝模具時調整好沖裁間隙后，連同模座和固定板一起經鉆孔，鉸孔加工出來的，墊板淬火變形后難以打入銷釘。
如果模座是用鋼板制造的，當凸模截面賣弄地不太小時，可以省去墊板。
5.3緊固件
沖模上的緊固件包括連接螺釘和定位銷釘，受力較大的連接螺釘一般都采用內六角螺釘，其特點是用45鋼制造，并淬火達35~40HRC，因此可承受較大的拉應力，受力不大的小螺釘可以采用普通圓柱頭螺釘，但一般不用半球頭或沉頭螺釘，前者一字槽容易擰壞，后者裝配時不便調整，定位銷采用普通圓柱銷，可以承受一定的切應力。
5.4凸緣模柄
在上模座加工出容納模柄大凸緣的沉孔，與凸緣為H7/ｈ6配合，并用3個或4個內六角螺釘進行固定。由于沉孔底面的表面粗糙度較差；與上模座的平行度也較差，所以裝配后模柄的垂直度遠不如壓入式模柄。因此在能應用壓入式模柄時，不應采用凸緣模柄。折中木筆國內的優點在于凸緣的厚度一般不到模座厚度的一半，模座凸緣以下部分仍可加工出型孔，以便容納推件裝置的頂板，采用螺紋模柄的小型模具也可以這樣應用，但螺紋連接的長度要比上模座厚度小一些。
第6章 壓力機校核
6.1沖裁模模具閉合高度的校核
壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求，即
Hmax-5㎜≥Hm≥Hmin+10㎜
190-5㎜≥Hm≥160+10㎜
185㎜≥Hm≥170㎜
式中：Hmax、Hmin—分別為壓力機的最大、最小裝模高度（㎜）；
Hm—模具閉合高度
所選用的壓力機閉合高度為185符合其閉合高度的要求。
6.2 工作臺面的校核
由于我們所選用的壓力機的長寬為200×160mm，其工作臺面的 工作尺寸為 前后300㎜，左右450㎜，符合其工作臺面的要求。
總 結
通過本次設計使我受益匪淺，我不但認識到自己專業知識嚴重缺乏，而且還認識到自己缺乏實際工作經驗和設計經驗。
在當今工業生產中模具是最重要的工藝裝備之一，它在鍛造、鑄造、沖壓、塑料等各行各業的生產生產中得到了廣泛的應用。由于采用模具進行生產能提高生產效率、節約原材料，降低成本，并可保證一定的加工質量、要求和精度等重要方面。盡管我國的模具制造行業這些年來發展較快，模具的設計和制造水平也越來越高，但和國外發達國家相比，仍存在著很大的差距。由于制造、技術落后，造成了模具供不應求的狀況，還不能適應國民經濟發展的需要，嚴重影響工業產品品種的發展和質量的提高。
通過設計過程中，我不但更深一層次掌握了模具設計的 步驟、方法，更進一步掌握了一些關于模具設計的相關資料，在翻閱了很多資料的過程中，使自己深深認識到模具設計是一門高精密化、高效益的技術，但自己在設計過程中由于沒有從事相關工作的經驗和設計經驗。所以存在著很多問題，但通過在指導老師耐心地指導和講述自己錯誤的過程中，使自己的錯誤得到了及時的糾正，本人再次感謝自己的指導老師，因為她使自己更清楚認識到自己的不足和知識的嚴重缺乏，還有她對待自己的學生一絲不茍的敬業精神，深深得感動了自己，她將深深地影響了我以后的職業生涯。
我會在以后的工作中、生活中更好地發揮自己的所長來回報自己的母校和栽培我的老師，也要虛心的向他人學習，來彌補自己的欠缺，我堅信自己一定會成功。
參考文獻
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