【正文】 運用材料力學圓柱形密圈螺旋彈簧的應力和變形推導了拉簧，扭簧的設計公式和校核公式。在機構分析的過程中用逆向思維的方法運用斜滑塊的力學分析成功的推導了送料座與上滑塊的力學關系。并且把模具制造的加工方法結合在設計的過程中，進一步掌握了模具的制造方法和加工設備的原理和應用。 第一、 模具設計，通過對零件的工藝分析，確定工藝方案、進行工藝計算、模具的結構設計、選擇沖壓設備、繪制模具總圖、校核圖紙、打印說明書等。減少了因單工序模操作而花費的時間，提高了生產(chǎn)效率，降低了模具設計和制造的成本。 結 論 壓簧級進自動模（自動送料）是針對大批量生產(chǎn)壓簧片的公司而設計的。所推導的公式僅實用與小變形密圈彈簧，不適應大變行的彈簧，傳統(tǒng)的設計方法在某些情況下任不能滿足在實際應用中彈簧的設計要求。 （5—35）式中：為標準正態(tài)分布函數(shù)，其值由正態(tài)函數(shù)表獲得。d) 模糊可靠度的計算 設彈簧的剪切應力服從正態(tài)分布，其概率密度數(shù)為： （5—34）式中：為剪切應力的標準差，為剪切應力的均值。c) 許用剪切應力的隸屬函數(shù) 彈簧的許用剪切應力為模糊變量，其模糊子集為隸屬函數(shù)所刻劃。標準差的估算值見表6—1表5—1 彈簧中徑D的標準差精度彈簧中徑D等級123彈簧指數(shù)D/d4～80．003 3D0．005 D0．006 6D8～160．005 D0．006 6D0．01 D4）彈簧鋼絲直徑d其均值可按名義尺寸取值，標準差、變異系數(shù)，見表5—2。2）軸向載荷F 其均值可按名義工作載荷取值，標準差及變異系數(shù)可按載荷的允許偏差確定，即。剪切應力的變異系數(shù)： （5—31）式中：分別為各變量相對應的變異系數(shù)。由于彈簧剪應力函數(shù)表達式（5—24）與（5—27）相似，由式（5—25）、（5—26）可得均值和標準差： （5—29）式中：分別為各變量相對應的均值。本文中討論常用的圓柱螺旋彈簧的剪應力分布，在外力F作用下，拉伸彈簧的鋼絲內側剪應力具有最大值： （5—27）式中：k為曲度系數(shù)： （5—28）其中：F為外力，D為彈簧中徑，d為鋼絲直徑。如果模糊子集A是一個隨機變量，則稱A為一個模糊事件。對于重要的彈簧，可按下式驗算： （5—21） （5—22）式中：rrrr4──見圖54。(mm) （5—19）彈簧特性應滿足： ≤ 、 ≤ （5—20）拉伸彈簧鉤環(huán)強度驗算拉伸彈簧在承受拉伸載荷時，在圖5中的A、B處將承受較大的彎曲應力 和切應力 。即：試驗載荷 簧絲的變形主要由T產(chǎn)生，剪力的影響可忽略不記，設彈簧的圈數(shù)為n，則簧絲的總長度為，當簧絲的 曲率可以忽略時，可將簧絲視為等值圓桿。在彈性范圍內，實驗表明，壓力F與變形成正比。由此推得簧絲的強度條件 (5—9)—彈簧的許用切應力。此外，認為剪切引起的切應力均勻分布于切面上，也是一個假定計算。不考慮剪切的影響，只考慮扭轉的影響。與剪力對應的切應力，即： (5—3)與扭矩T對應的切應力，其最大值為： (5—4) 簧絲橫截面上任意點的總應力，應是剪切和扭轉兩種切應力的矢量和。這個內力系簡化為一個通過截面形心的力和一力偶矩T。 (a) (b) (c) (d)圖52彈簧橫截面上的應力：，可以認為壓力F與簧絲橫截面在同一平面內。p──彈簧的節(jié)距（mm）。 圖1中： ──在FF…、Fn、Fs作用下的彈簧變形量（mm）。F0──初拉力（N）。為了保證指定高度時的載荷，彈簧變形量應在試驗載荷下變形量之間，即要求： 。Fs──試驗載荷。 拉伸彈簧的結構及載荷－ 圖51 拉伸彈簧載荷－變形圖：d──彈簧絲直徑（mm）。 表3—4 拉伸彈簧可靠性分析參數(shù)曲度系數(shù)K/N負載F/N彈簧中徑D/mm鋼絲直徑d/mm剪切應力/MPa均值200122標準差變異系數(shù)C根據(jù)模糊公理，當隸屬度時的邊界最模糊，即最難確定此時許用剪切應力是屬于不失效狀態(tài)。2節(jié)距 p(mm)彈簧材料展開長度 L(mm)1170工作長度H2(mm)1413．4 拉簧可靠性計算根據(jù)表33該圓柱拉伸彈簧的簧絲直徑d=2mm，彈簧中徑D=12mm，最大軸向負荷為=200N，其抗拉強度極限見表32，假設彈簧的承載能力和所受載荷均為正態(tài)分布，求拉簧的可靠度如下。故設計的彈簧合格。彈簧的性能校核由專題論述式（5—19）計算試驗變形量：由式(5—13)計算在安裝載荷和最大工作載荷的情況下的變形量、。由專題論述式（5—16）計算彈簧允許的最大載荷： 設計的最大工作拉力為200N小于250N說明是合格的。由根據(jù)專題論述式（5—8）求的旋繞比C==6曲度系數(shù)：由專題論述（5—14）式計算材料直徑：說明取材料直徑為2mm是合適的。在提供要求的拉力時的長度為（3）送料架的拉伸彈簧的設計送料架拉簧的安裝載荷設計為100N，最大工作載荷200N，最大工作行程40mm。根據(jù)合矢量投影定理：合矢量在某一軸上的投影等于各分矢量在同一軸上投影的代數(shù)和，將上式向軸投影，可得： （3—8） （3—9） 圖34 滑塊受力分析 在上圖的坐標系中，根據(jù)上式有 （3—10） （3—11）聯(lián)立以上兩式解得 （3—12）該模具中，取。則F= 100N（2）拉簧拉力的公式推導及計算，根據(jù)平衡匯交力系的幾何條件和平衡匯交力系的必要和充分條件—平衡匯交力系的合力為零。重力為：，鋼與鋼的摩檫因素摩檫力：考慮所送材料的重量和其他因素對送料力的影響粗略的取200N。材料用鋼的密度為。 圖33 滑塊 拉簧設計（1）送料座在克服其重力的作用下所需力的計算 送料座的長、寬、高分別為40mm、102mm、25mm。 圖32 滑塊位移分析圖根據(jù)模具結構的尺寸。下滑塊行程s與上滑塊行程s1的比值為： （3—6）在該模具中要求下滑塊的行程s=，滑塊的斜面角一般取。取斜面角，從而得到垂直正壓力 （3—5） 滑塊的斜面角一般取，為了增大下滑塊的行程s，可以取、。該模具的滑塊機構根據(jù)圖b設計，滑塊A不動，是滑塊B在力F的作用下向右運動，為拉簧施加在滑塊A上的阻止滑塊A因滑塊B的反作用力而向左運動。水平力（）與垂直力F之間的比值‘ （3—3）則： （3—4） 式中:—斜面的“當量摩檫因素”； —斜面角； —滑塊接觸面的平面摩檫角。若水平力減小到，滑塊A以等速沿斜面下滑時，F(xiàn)為驅動力，為驅動阻力。 圖31 a） 圖31 b），升角為m的斜面上的滑塊A（摩檫因素f）受鉛垂壓力F和水平力作用。型材的送料也常采用側面央刃式 在采用組合夾持式時， 一般送料采用側面夾持，止退采用表面夾持。一般對于較硬而薄的材料、表面要求不很高的工件采用表面夾持式。該模具采用壓簧夾持式自動送料機構， 夾持式送料機構夾持式送料機構一般用于條料、帶料的自動送料，也可用于圊，扁、方形等截面型材的送料。當上模上行時，斜楔離開滾輪、送料架17因拉簧20的作用左移，這時因斜楔已由拉簧13拉回原位，故前壓料爪打滑12打滑，而后壓料爪則壓緊料后左移一個步距，完成送料功能。當上模下行時，斜楔壓滾輪24帶動送料架17及壓料爪15后退，當碰到限位螺釘18時送料架停止運動，此過程中壓料爪15打滑。其工件圖如下圖222 橡膠板 模具的工作原理 該模具為包括夾持式送料自動送料的七工位級進模具，模具采用雙側刃，雙導尺導向，工步安排見排樣圖。981）查文獻[3]附表16及表17，知到彈性體的各尺寸表如下。 選用橡膠時的計算步驟如下：根據(jù)工作行程計算橡膠的自由高度，其計算式如下： （2—26） 根據(jù)計算橡膠的裝配高度，計算式如下 （2—27） 在模具裝配時，根據(jù)模具空間大小確定橡膠的斷面面積。所以橡膠斷面面積的確定，一般是憑經(jīng)驗估計，并根據(jù)模具空間大小進行合理的布置即可。 （2—24），應將橡膠分成若干段，在其間墊鋼墊圈，并使每段橡膠的值仍在上述范圍內。而橡膠的預壓縮量，一般取的10%15%。其每根彈簧承受的壓力為：選擇圓柱螺旋壓縮彈簧(GB2089—80),其參數(shù)表25 表25 彈簧的參數(shù)材料直徑d(mm)彈簧中徑(mm)工作極限負荷(N)自由高度(mm)彈簧圈數(shù)為n展開長度L(mm)工作極限負荷下的變形量(mm)414680253346橡膠允許承受的負荷比彈簧大，且安裝調整方便，價錢又不貴，是模具中廣泛使用的元件。 檢查彈簧的裝配長度（即彈簧壓縮后的長度=彈簧的自由長度預壓縮量）、根數(shù)、直徑是否符合模具結構空間尺寸，如符合要求，則為最后選定的彈簧規(guī)格，否則需重選。 根據(jù)預壓力（）和模具結構尺寸，在標準彈簧中選出若干個序號的彈簧，這些彈簧均需滿足最大工作負荷大于的條件。因閉合高度的大小，限定了所選彈簧在預壓狀態(tài)下的長度；上下模座的尺寸限定了卸料板的面積，也就限定了允許彈簧占用的面積，所以選取彈簧的根數(shù)、直徑和長度必須符合模具結構空間的要求。 壓縮量要足夠。 選擇標準彈簧的要求 壓力要足夠。圓鋼絲螺旋壓縮彈簧和橡膠的選用方法。選擇壓入式模柄（I型）（），選取5095mm的模柄。 表23 導正銷間隙表該模具中從上面的表中選出單邊間隙a=,導正銷d==,銷頭高h=(～1)t=(～1)=～,長L=卸料板厚度+螺母所需的厚度+其他余量=22+4+2=28mm。 導正銷的頭部分直線與圓弧兩部分，直線部分高h不宜太大，否則不易脫件，也不能太小，—般取h＝(～1)t。沖壓時它先插進己沖好的孔中，以保證內孔與外形相對位置的精度，消除由于送料而引起的誤差。 卸料螺釘=10mm的帶肩圓柱頭內六角卸料螺釘，螺柱長l=70mm卸料螺釘窩深26mm下面進行驗算，卸料板行程+螺釘頭高度+修磨量（5mm）+安全間隙（2～6mm）=6+10+5+（2～6mm）=23～27mm。 導柱、導套=40mm，其中導柱長度180～260mm，模具閉合高度，選導柱210mm。 定距側刃 為了裝配和更換方便，側刃的固定采用如下圖所示的方法 圖220 側刃固定方式側刃凸模長度：B=h+（～）=+（～）mm=～式中: h—送料進距。 凸模墊板承壓計算 圓形凸模承壓面的壓應力按下式計算： （2—17）式中 P—沖裁力，N F—承壓面積， D—凸模承壓面積的直徑，mm—許用壓應力，MPa凸模墊板采用HT2527，許用壓應力～140MPa。沖方孔的凸模。選擇沖方孔的最大沖裁力，計算其凸模的最小斷面，沖廢料的窄凸模的沖裁力為12KN。 壓應力校核當凸模斷面小而沖裁力相當