【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在模具國產(chǎn)化進程中前進了一大步，但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。因此我們在學(xué)習(xí)完《飛機鈑金成形原理和工藝》等模具相關(guān)基礎(chǔ)課程后，安排了模具設(shè)計課程設(shè)計，以幫助我們掌握模具設(shè)計的過程，為以后參加工作打下基礎(chǔ)。設(shè)計內(nèi)容一、零件的工藝性分析圖1 零件圖1）零件的尺寸精度分析 如圖1所示零件圖，該零件外形尺寸為R11，19；內(nèi)孔尺寸為R3，6，均未標(biāo)注公差，公差等級選用IT14級，則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 零件形狀簡單，適合沖裁成形。3）制件材料分析 制件材料為45鋼，抗剪強度為432～549Mpa，抗拉強度為540～685Mpa，伸長率為16%。適合沖壓成形。綜合以上分析，得到最終結(jié)論:該制件可以用沖壓生產(chǎn)的方式進行生產(chǎn)。但有幾點應(yīng)注意：1）孔與零件左邊緣最近處僅為2mm，在設(shè)計模具是應(yīng)加以注意。2）制件較小，從安全方面考慮，要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞健?）有一定批量，應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇，保證一定的模具壽命。二、工藝方案的確定由零件圖可知，該制件需落料和沖孔兩種沖壓工藝，設(shè)計模具時可有以下三種方案：方案一：先落料，再沖孔，采用單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔、落料連續(xù)沖壓，采用級進模生產(chǎn)。方案三：落料和沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一采用單工序模生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件年產(chǎn)20萬件的需求，而且要考慮第二套模具中工序件的定位問題，操作不便。方案二采用級進模生產(chǎn)，可有效地提高生產(chǎn)效率，但連續(xù)模制造和設(shè)計難度大，費用高，用于生產(chǎn)該制件達(dá)不到經(jīng)濟性要求。方案三采用復(fù)合模生產(chǎn)，亦有很高的生產(chǎn)效率，復(fù)合模能在壓力機一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔兩道工序，所沖壓的工件精度較高，不受送料誤差影響，能較好的滿足該制件內(nèi)孔與外形同心的要求。通過對比，故采用方案三，比較適合該零件。三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定（一）模具類型及卸料方式分析因制件材料較薄，為了保證制件的平整度，所以采用正裝式復(fù)合模，即凸凹模安裝在上模，這樣，從模柄中穿入導(dǎo)桿可以直接把嵌在凸凹模里的廢料從刃口中打下，卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用彈性卸料板卸料；沖孔凸模與落料凹模安裝于下模，用頂件器帶動卸料板頂出制件。（二）模具定位方式分析在模具設(shè)計中，拋棄了傳統(tǒng)的銷釘定位，而是把凸凹模和凹模分別在上、下模座定位，上、下模座的定位沉臺在制造時是和導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定在一起加工完成的，這樣保證了上、下模工作零件的同軸度，從而達(dá)到保證零件尺寸精度的目的。同時沒有使用銷釘，也使模具的維修方便了很多，即使多次拆卸也能保證零件的精度不變。四、工藝設(shè)計與計算（一）制件排樣與材料利用率計算采用單排直排有廢料排樣，如圖2所示。由文獻(xiàn)【1】表317查得制件間搭邊值a=，側(cè)搭邊值a1=1mm,則送料步距L=19+=；條料寬度B=22+1+1=24；經(jīng)計算制件面積S=，一個步距的材料利用率為：η=S/(BL)100%=(24 )100%=%圖2 排樣圖由文獻(xiàn)【2】表41冷軋鋼板的尺寸，選板料規(guī)格為1200mm600mm1mm，剪裁條料時采用橫裁法，于是條料尺寸為24mm600mm。每板條料數(shù)n1=1200/24=50(條)；每條制件數(shù)n2=(2)/=30(件)； 每塊板制件數(shù)n3= n1n2=5030=1500(件)材料總利用率η=1500（1200600）=﹪（二）沖壓力的計算沖裁力可按以下公式[1]計算：F=KLtτkp，式中：t—材料厚度（mm）； L—沖裁件周長（mm）；τ已知K=, t=1 mm；查文獻(xiàn)【2】表412得τkpkp材料抗剪強度（Mpa）。kp=432～549，取τ=500；經(jīng)計算得外形周長L1=，內(nèi)孔周長L2=。所以落料沖裁力 F1= KL1tτ沖孔沖裁力 F2= KL2tτkp=5001= =5001= kNkp推件力和卸料力可用以下經(jīng)驗公式[ 1]進行估算：F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中：F—沖裁力；n為同時卡塞在凹模內(nèi)的零件數(shù)，一般為3～5；K推—推件力系數(shù)；K卸—卸料力系數(shù)。查文獻(xiàn)【1】表315得，K推=，K卸=～，所以F卸料=K卸F1== kN F推件=nK推F2=5= kN 由于該制件模具采用彈性卸料裝置，所以總沖壓力的計算公式為： F總= F1+F2+F卸料+F推件=+++= kN(三)初選壓力機 kN,查文獻(xiàn)【2】表433開式壓力機的主要技術(shù)參數(shù)，初選壓力機型號規(guī)格為J2310，其主要參數(shù)如下：公稱壓力：100 kN 滑塊行程：45mm 最大閉合高度：180mm 最大裝模高度：145mm 工作臺尺寸：370mm240mm 模柄孔尺寸：?30mm55mm(四）計算壓力中心該制件圖形較規(guī)則，上下對稱，故采用解析法求壓力中心較為方便。建立如下圖所示坐標(biāo)系。1x設(shè)壓力中心為（x0,y0）,因為上下對稱，所以y0=0，只需求x0，又因為內(nèi)孔為軸對稱圖形，所以只需考慮外形。經(jīng)計算得L1=,L2=,x2=, x1=8。根據(jù)合力矩定理得所以，壓力中心為（，0）。（五）計算凸凹模刃口尺寸本制件形狀簡單，可按分別加工方法制造凸、凹模，凸、凹模的制造公差 δp和δp必須滿足不等式[ 1]：δp+δd≤ZmaxZmin。根據(jù)制件的材料和厚度,由文獻(xiàn)【3】表214 汽車、拖拉機等行業(yè)沖裁模初始雙邊間隙值，查得 ：Zmax=,Zmin=；根據(jù)制件的基本尺寸和厚度，由文獻(xiàn)【3】表219 汽車、拖拉機等行業(yè)簡單形狀制件凸、凹模的制造偏差，查得：落料部分：,凹模+ 沖孔部分：,凹模+ 驗證制造偏差是否合格：δp+δd =+= ZmaxZmin== 所以，δp+δd=ZmaxZmin=，合格，可以采用該公差值。由于零件圖未注公差，為了降低工作難度，所以在實際生產(chǎn)中按照IT14等級確定制件各尺寸公差，查文獻(xiàn)【3】附錄一 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值和表217 磨損系數(shù)x得：落料部分：尺寸R11，取x=；尺寸19，取x=；沖孔部分：尺寸R3 ,，取x=；尺寸6，取x=。1）落料 尺寸RDd=(DmaxxΔ=(=Dp=(DdZmin=(= 尺寸 Dd=(DmaxxΔ=(=Dp=(DdZmin=(=2)沖孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(+=dd=(dp+ Zmin=(3+=尺寸 dp=(dmin+xΔ=(+=dd=(dp+ Zmin五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）凹模設(shè)計=(+=因制件形狀簡單，輪廓近似圓形，且總體尺寸不大，選用整體式圓形凹模較為合理。因制件精度較低，厚度較小，由文獻(xiàn)【2】表35 冷沖模工作零件的材料及熱處理要求，選用9M