第一章緒論1.1模具產(chǎn)業(yè)的重要性隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，沖壓成型技術地位愈發(fā)重要，從車、船、飛機等大型運輸工具到化工設備、航天設備和精密儀器，零件的生產(chǎn)都離不開沖壓成型。據(jù)統(tǒng)計，飛機上約70%是沖壓或拉伸而成的曲面零件，汽車上約60%-70%是通過板料沖壓制造而成的零件REF_Ref19654\r\h[1]。最近幾年，隨著汽車、航天等制造行業(yè)的迅速發(fā)展，在行業(yè)進步和企業(yè)競爭的壓力下，使得沖壓零件的成型標準越來越高。有些零部件如精密儀器等由于使用的需要，對成型精度有著近乎嚴苛的要求，這就使加工標準隨之提高REF_Ref19690\r\h[2]。與此同時，模具還是一種“收益放大器”，這是指模具所能產(chǎn)生的產(chǎn)值，經(jīng)常會超出其本身的產(chǎn)值，一般都是一賠一百，也就是說，如果一臺模具的產(chǎn)量是一億，那它所能帶來的工業(yè)產(chǎn)值將會在百億以上。如今，隨著新材料的開發(fā)和出現(xiàn)，用模具生產(chǎn)出來的產(chǎn)品將會越來越多，模具的類型也會越來越多，所涉及的范圍也會越來越廣。數(shù)據(jù)表明，在現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展中，模具的作用也是不可或缺的，它為工業(yè)的發(fā)展提供了大量的產(chǎn)品，并推動了經(jīng)濟的發(fā)展。同時，它還以其低耗能為特征，對環(huán)境保護和節(jié)能減排起到了很大的作用。目前，模具已作為一種工業(yè)產(chǎn)品的主要供給渠道，其用途非常廣泛，從汽車生產(chǎn)、電器制造、電子零件、化工生產(chǎn)、航天等領域，還被廣泛地用于日常生活用品等領域尤其是在汽車的制造上，一輛車至少要用到數(shù)千個模具，上到汽車的外支撐鈑金，下到內(nèi)飾的裝飾品，大部分都是用模具制作的，而在許多電子零件中，還有大量的塑料外殼，以及里面的連接件，都是用模具制作的。在我們的日常生活中，超過半數(shù)的物品都是模具制品，就像是我們?nèi)粘Ｋ栌玫降闹悄苁謾C，其中大部分的手機外殼都是塑料制品，手機保護殼都是模具加工而成，而有些家電，像是電視，它的外框和支架也是通過模具加工而成的?，F(xiàn)在的模具有很多種，可以分為幾種。根據(jù)所用的材料，分為五金模具、塑膠模具和特種模具，而五金模具所占的比重最大，可以達到60%以上，包含了沖壓模具、鍛造及擠壓、壓鑄模具等，主要是用于金屬或合金的零件。有很多種，就拿沖壓模具來說，它也可以分為沖模、沖模和拉延、彎模。塑膠模具主要是用來制造塑膠產(chǎn)品，也有注射、吹塑、擠壓等模具，它們在模具中占到了35%的比重，是近幾年發(fā)展迅速的一種模具。1.2模具技術國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在經(jīng)歷了漫長的發(fā)展之后，一些中、低端的模具已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的情況，目前模具向高端、高精度、長壽命方向發(fā)展，同時對模具的材質(zhì)也提出了更高的要求對模具的要求也更高了，模具的生產(chǎn)時間也縮短了，各國都有自己的標準。同時，世界模具行業(yè)正經(jīng)歷著一場大的調(diào)整，一些模具生產(chǎn)企業(yè)也開始向發(fā)展中國家遷移，這類區(qū)域的模具需求缺口較大，具有較好的發(fā)展前景。從世界范圍內(nèi)看，世界上最先進的國家，都是德國、美國、日本、韓國、意大利等發(fā)達國家，他們都是世界上最先進的國家，他們的科技水平，遠超很多發(fā)展中國家，而且他們的出口額，也超過了一半。這些先進國家的模具工業(yè)的特征是：人員精簡、專業(yè)水平高、目標明確、標準高。美國的模具公司有七千多家，其中有百分之六十的人不到十五人，而美國是世界上模具產(chǎn)業(yè)最發(fā)達的國家，它的發(fā)展歷史很長，發(fā)展基礎很好，國內(nèi)的各模具企業(yè)都有自己的特點，每一家模具制造企業(yè)都有自己的特點，專門生產(chǎn)某一領域的模具，模具的交貨速度很快，標準化程度高，模具制作精度高。我國的模具行業(yè)，總體上發(fā)展較慢，可以說，在早期的時候，中國的工業(yè)發(fā)展一直很緩慢，最開始只有幾家大型企業(yè)能夠照搬外國的模具，但是隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對于模具的需求也在快速增長，很多沿海城市引進了很多先進的模具，并且根據(jù)這些模具的發(fā)展，在短短的幾十年里，國內(nèi)的模具就有了很大的變化。在模具行業(yè)中，我國是一個新興的國家，正在以極快的速度趕上和超過了許多發(fā)展中國家，同時也已經(jīng)成為了一個模具制造大國。特別是在九十年代，由于引進了大量的加工機床，加上設計軟件的廣泛應用，這些都為我國的模具發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，全國的模具公司數(shù)量已經(jīng)超過了三萬家，其中不乏一些國有的大型模具公司。模具的產(chǎn)量也在不斷地提升，2018年，全國的模具消耗金額高達2555億元，占世界模具總消耗量的百分之三十，而且還在不斷地增長，中國的出口額度已經(jīng)從2015年的五十億美元，增長到了2018年的六十億美元，國內(nèi)的模具行業(yè)不僅能滿足本國的需要，還能出口到其他國家。這也反映出我國模具技術的進展，和當前模具發(fā)展狀況，取得了很好的成果。但是，同世界上某些最先進的國家相比，還有一定的差距，例如，我國的模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展極不平衡，南方的情況要好于北方，同時，模具的技術含量也不高，高端模具的外銷也比較少。1.3設計要求這一次的設計主題是安裝架底板的沖壓工藝和復合模設計，這是一種比較常用的安裝架底板零件，它的加工過程是落料和沖孔，用沖壓加工就能達到這個要求，而且它的生產(chǎn)效率也很高。畢業(yè)設計是一項非常重要的工作，它能夠幫助學生加強自己的專業(yè)知識，同時也能夠?qū)⒆约核鶎W的知識應用到本次的設計中，更好地將自己所學的知識應用到設計中去。從而提高了設計和運營的能力。下面是這次安裝架上的下板件。零件：安裝架下板，生產(chǎn)批量：大批量，材料名稱：鋼，厚度3.0mm。零件如下圖所示：圖1-1工件圖形

第二章制件的工藝分析2.1工藝分析沖壓按照加工的方法可以分為兩個大的基本方向，即分離和成形，分離工序也被稱為沖裁，它的作用就是將零件從板材中按對應的輪廓線分開，并且要符合表面的基本要求。成形的過程就是在不損壞板材的情況下，通過塑性變形來得到所需的產(chǎn)品。在實際的生產(chǎn)中，一般一個零件有許多道工序，要滿足各種工序的同步加工需要，常用的工序有：沖裁、落料、剪切、彎曲、拉伸等。在設計模具時，要盡量使其結構簡單，同時又要滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，這樣才能降低成本。模具的精度還直接影響到制件的成形質(zhì)量，而成本則直接影響到產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，所以在設計時應全面加以考慮。對沖壓件而言，判定其工藝性好壞的關鍵在于，所獲得的制品的質(zhì)量是否符合所需，模具的使用壽命較長，生產(chǎn)成本較低。此次設計的零部件是安裝架下板，如圖1-1所示，從零部件的圖表可以看到，這次的零件是一個長方形的，大小適中，是一個中型的零件，它的外部結構是由直線和圓弧構成的。這座建筑的四個角上各有四個圓形孔，每個圓形的直徑為12mm，中間有三個細長的孔，為了便于加工，也為了提高產(chǎn)量，將孔和輪廓一起下料。圖1-1工件圖形對這次的安裝架下板進行了分析，主要分為兩道工序：沖孔跟落料，工件的厚度3.0毫米，對加工的精度有很高的要求，如果是較薄的零件，可以選擇平板或者卷料來加工，1Cr13為馬氏體不銹鋼，屬鉻不銹鋼系列。該合金具有良好的抗腐蝕性能，并具有良好的抗腐蝕性能，其中含碳量為0.1%左右，Cr含量為12%~14%。1Cr13因其優(yōu)異的機械性能及抗腐蝕能力，在低腐蝕性介質(zhì)（如大氣、水、蒸氣）中表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腐蝕能力，并在其表面生成一層鉻氧化膜，可防止腐蝕性介質(zhì)直接接觸到基體材料。因為是鋼材，所以在下料的時候，需要對材質(zhì)進行分析。這次的零件是一種批量生產(chǎn)，年產(chǎn)量為五十萬件，最大的外部尺寸是210毫米，大小都是一些中小型的零件，從孔邊緣到外表面的最小間距是4.0毫米，這種零件可以采用單工序，復合模，或者復合模具，根據(jù)工件的產(chǎn)量需要，選擇適合的沖壓方式。

2.2材料的工藝性能1Cr13的沖壓工藝需關注材料特性、模具設計等多方面參數(shù)。我將圍繞沖壓前準備、沖壓過程及后續(xù)處理，材料性能參數(shù)列出下表。工藝階段具體內(nèi)容工藝參數(shù)注意事項及效果沖壓前準備材料狀態(tài)板材厚度：0.5-3mm硬度：退火態(tài)，HB≤200板材厚度影響成型難度，退火態(tài)降低硬度，提高塑性，利于沖壓成型模具設計凸凹模間隙：單邊間隙為材料厚度的5%-8%模具表面粗糙度：Ra0.8-1.6μm合理間隙保證沖壓件質(zhì)量，防止毛刺過大；低粗糙度模具減少材料表面劃傷沖壓過程沖壓速度40-80次/分鐘速度過快易導致材料變形不均勻、模具磨損；速度過慢影響生產(chǎn)效率沖壓壓力根據(jù)沖壓件形狀、尺寸及材料厚度計算，一般為10-50MPa壓力不足無法成型，壓力過大可能損壞模具和工件潤滑潤滑劑：選用專用金屬沖壓潤滑劑涂抹方式：均勻涂抹于模具與材料接觸表面減少摩擦，降低沖壓所需力，提高模具壽命和工件表面質(zhì)量沖壓后處理去毛刺機械打磨或化學拋光去除沖壓產(chǎn)生的毛刺，保證工件尺寸精度和表面質(zhì)量退火處理加熱溫度：650-700℃保溫時間：1-2小時冷卻方式：隨爐冷卻消除沖壓加工硬化，恢復材料塑性，便于后續(xù)加工2.3工藝方案確定零件的工藝方案有很多種，可以分析零件的工序要求，選取合適的工藝方案組合，最佳工藝方案要符合產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，以及符合加工經(jīng)濟性要求，并且盡可能滿足操作簡單要求。該件的生產(chǎn)過程包括落料和沖壓，所以，按照該過程，我們可以將其劃分為三種基本的工藝方案：方案一：采用先下料后沖孔的方法，采用一次成型的方法進行沖壓。方案二：下料，沖孔采用組合模工藝。方案三：采用側面切割、沖孔、沖孔、沖孔、沖孔、空下料、采用復合模具。上述三種工藝方案均有各自的特點，對此進行了對比。方案一的單工藝模結構相對簡單，易于設計，模具制作費用也較低，但其生產(chǎn)效率相對較低，因為要設計兩個模具，所以在沖壓時，工件的精度會相對較差。方案二采用了一套組合模具，只需要一套模具就可以完成沖孔和落料，這是一種更簡便的方法，但它適用于一些精度不高的零件的加工。方案三采用了復合模的方法，這種模具的生產(chǎn)率更高、操作更簡便、更容易地實現(xiàn)了自動化，并且具有非常高的精確度。上述三種方案都能達到產(chǎn)品的加工需要，由于這次的零件需求量較大，并且材料厚度是3.0毫米，所以為了滿足生產(chǎn)效率和滿足每年常數(shù)的生產(chǎn)為要素，選擇了第二種方案，即采用復合模具生產(chǎn)，采用彈性卸料結構，倒裝復合模具的形式。

第三章制件的排樣排樣是指沖裁件在條料或板材中的安排，它也是模具設計過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它不僅會對模具的結構產(chǎn)生直接的影響，而且還會影響到材料的利用率、產(chǎn)品的品質(zhì)、生產(chǎn)效率和模具的使用壽命。所以，在沖裁模設計中，必須要有一個合理的排樣方法。3.1制件的排樣在模具中，排樣是一個很重要的過程，排樣的選擇是否合適，直接影響到了材料的利用率，也決定了模具的結構難度。在沖裁模具中，材料的占用成本一般都很高，可以占到全部材料的60%，因此，如何進行合理的設計，使材料的利用率得到最大程度的發(fā)揮，是十分重要的。排樣是指在板材中的布局，判斷排樣是否合理，通?？梢酝ㄟ^對其材料利用率進行分析，從而達到最大限度地利用材料的利用率，從而減少了材料的浪費，提高了經(jīng)濟效益。如果安排得好，還可以提高成形部件的質(zhì)量，同時也可以簡化模具的結構。所以排樣決定了模具的使用壽命、鮮度和經(jīng)濟性等?，F(xiàn)在的排樣方法主要有三種，即有廢品，少廢品和無廢品，選擇哪一種，要根據(jù)零件的形狀來進行分析，由于零件的形狀比較簡單，可以選擇裁搭邊的方法，將零件通過多次沖裁的方法進行時效，這樣排樣出來的零件具有很高的精度，也可以方便的滿足凹模跟凸模的排布要求。3.1.1制件件的排樣原則排樣件的布局，應遵守下列基本原理：(1)在保證物料利用率的前提下，對產(chǎn)品的外觀進行小幅度的修改，一般不會對產(chǎn)品的使用品質(zhì)造成任何影響。(2)排料要求模具結構簡單，便于使用，并具有良好的強度。(3)盡量降低模具的制作費用，避免不必要的材料浪費。(4)必須保證產(chǎn)品的質(zhì)量，并保證產(chǎn)品對條帶纖維的方向的要求。3.1.2搭邊值的確定在沖壓過程中，兩個工件之間，或者工件跟條的一側的余料叫做搭邊，搭邊具有兩種功能，一種是對定位誤差和剪板誤差進行校正，保證沖出合格的產(chǎn)品，另一種是增強條料的剛度，使條料進給更加方便，從而提高了生產(chǎn)率。邊距的大小直接影響著沖裁件的質(zhì)量，如果邊距過大，那么材料的利用效率就會下降，而如果邊距過小，又會造成連接的強度不夠，在沖裁的時候，有可能會被拉斷，或者是把搭邊拉到了模具的間隙里面，最終造成沖裁力不均勻，過早地損傷了模具的刀刃，所以一定要選取適當?shù)拇钸厰?shù)值3.1.2排樣的步驟（1）綜合零件外觀及材料特性選取排樣方式。（2）帶料寬度確定：帶寬尺寸需要通過搭邊數(shù)值來確定，其中零件的答辯數(shù)值確定如下所示：側搭邊值確定：側搭邊為復合模具過程把各個零件沿著料寬方向連接部分，此部分稱作是側搭邊。這次的安裝架底板，材料厚度為3.0毫米，長度為210毫米，經(jīng)過查閱了一些信息，才知道，這些部件的最小拼接量為2.5毫米，側面搭邊為2.8毫米，這一次，我們采用了一種復合模具。本次設計的單排排樣設計中，條料寬度：B=制件寬度+搭邊距離×2=210+2.8×2=215.6mm（3）步矩確定：間隙搭配的數(shù)值通常是根據(jù)經(jīng)驗來確定的，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，選擇一個較小的數(shù)值，這次的零件拼接間距為2.5毫米，是一個長方形的結構，所以可以把零件設計成一種直排的結構，可以計算出的步距有以下幾個方面：步距D=制件的排樣寬度+2.5=100+2.5=102.5mm。通過上面的材料利用率數(shù)據(jù)的計算，設計合理的排樣圖，如下圖3-1所示：圖3-1排樣圖3.2材料利用率的計算一個步距內(nèi)材料利用率η：式中F——個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出小孔在內(nèi)）；20989.2699mm2n——個步距內(nèi)沖裁件數(shù)目；B——條料寬度（mm）；215.6mmS——步距（mm）；102.5mm單排排樣利用率計算：=1×20989.2699/215.6×102.5×100%≈94.978%

第四章沖裁力計算及刃口尺寸計算4.1沖裁力的計算4.1.1沖裁力的計算沖裁力是指沖裁時沖頭所受到的最大壓力，它包含了對板料的正面壓力，一般來講，沖裁力是沖裁的最大值，同時也是選擇沖壓模具和計算模具的一個重要參考。為了確保所選擇的沖床能滿足沖切力的要求，對沖切力進行了計算。以上：--材料抗剪強度(MPa)；L--沖裁周邊的總長(mm)；t--材料厚度(mm)；K--安全系數(shù)，分析模具刃口磨損，以及凹模跟凸模間隙撥動，從長選取1.3[2]。查《模具設計手冊》可知：鋼抗剪強度范圍是，本次按大值380計算。對沖裁的產(chǎn)品周邊長度跟孔周長的計算：中間圓孔4-φ12.0圓孔周長：=4×3.14×12=150.72mm中間三個長孔周長：=3×（3.14×8+8+8）=123.36mm外形周長通過CAD測量，≈615.708mm可知總周長數(shù)值：=150.72+123.36+615.708=889.788mm則總沖裁力：=1.3×889.788×3.0×380=1318665.816N≈1318.666kN4.1.2卸料力、推料力的計算從凸模上傾斜下料所使用的力稱為卸件力，而將堵塞在模具中的材料沿沖裁方向推入的力稱為推件力，在選擇壓力機時要充分考慮到這些力，所以在實際操作中，一般都是采用經(jīng)驗公式來進行計算，有以下幾個公式：卸料力：推料力：式中：F--沖裁力（N）；--卸料系數(shù)，查表，此數(shù)值范圍是0.03~0.04，取0.04；--推料系數(shù)，為0.04；--卡刃口處的廢料數(shù)量，根據(jù)刃口高度，這里取值1。計算過程：卸料力：=0.04×1318.666≈52.747kN（取0.04）推料力：=1×0.04×1.3×(150.72+123.36)×3.0×380≈16.247kN（取0.04）4.1.3總壓力計算經(jīng)過以上幾個公式的數(shù)值計算，可知模具要用到的沖裁力數(shù)值如下：=1318.666+52.747+16.247=1387.66kN4.1.4初步選擇壓力機經(jīng)過總壓力計算得出壓力為1387.66kN,初步選擇JA21-160開放式雙立柱固定工作臺壓力機。4.2壓力中心計算壓力中心是沖模壓力組合的作用點，也是壓力中心，模具的壓力中心要經(jīng)過沖模的中心線，帶模頭的沖模，其壓力中心要與模桿的中心線重合，否則，滑塊受到偏心負荷，最后滑塊的導軌與模導機構發(fā)生異常磨損，所以無法得到一個合理的間隙值，最后會影響成形件的質(zhì)量和模具的使用壽命，導致模具的早期損傷。本次設計的零件，選擇工件的中心,建立合理壓力坐標系，通過詳細計算各個力矩之和，然后得到壓力中心參數(shù)，如下圖4-1所示：圖4-1壓力中心示意圖F1—沖圓孔力，，得F1=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF2—沖圓孔力，，得F2=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF3—沖圓孔力，，得F3=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF4—沖圓孔力，，得F4=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF5—沖長孔力，，得F5=1.3×（3.14×8+8+8）×3×380≈60.94kNF6—沖長孔力，，得F6=1.3×（3.14×8+8+8）×3×380≈60.94kNF7—沖長孔力，，得F7=1.3×（3.14×8+8+8）×3×380≈60.94kNF8—外形落料力，，得F8=1.3×95×3×380=140.79kNF9—外形落料力，，得F9=1.3×3.14×5×3×380/2≈11.634kNF10—外形落料力，，得F10=1.3×200×3×380=296.4kNF11—外形落料力，，得F11=1.3×3.14×5×3×380/2≈11.634kNF12—外形落料力，，得F12=1.3×95×3×380=140.79kNF13—外形落料力，，得F13=1.3×210×3×380=311.22kNY1——F1到X軸的力臂Y1=40X1—F1至Y軸的力臂X1=-95Y2—F2相對于X軸的力臂Y2=-40X2-X2-X2與Y軸的力臂Y3—F3至X軸的力臂Y3=40X3—F3與Y軸之間的力臂X3=95Y4-F4對X軸的力臂Y4=-40X4--F4對y軸的力臂X4=95Y5–F5至X軸的力臂Y5=21.5X5--F5與y軸的力臂X5=-35Y6-X軸上F6的力臂Y6=21.5X6—F6與y軸之間的力臂X6=35，Y7-F7相對于X軸的力臂Y7=-21.5X7–F7與Y軸的力臂X7=0Y8–F8與X軸之間的力臂Y8=2.5.X8——F8到Y軸的力臂X8=-105Y9——F9到X軸的力臂Y9=-48.54X9——F9到Y軸的力臂X9=-103.535Y10——F10到X軸的力臂Y10=-50X10——F10到Y軸的力臂X10=0Y11——F11到X軸的力臂Y11=-48.54X11——F11到Y軸的力臂X11=103.535Y12——F12到X軸的力臂Y12=2.5X12——F12到Y軸的力臂X12=105Y13——F13到X軸的力臂Y13=50X13——F13到Y軸的力臂X13=0按照合力距方法計算：沖壓力到X軸的力臂；≈1.233沖壓力到Y軸的力臂；=0計算的數(shù)據(jù)得到，模具壓力中心坐標點是（0，1.233），這個中心是位于模柄的直徑位置內(nèi)，那么壓力中心符合要求的。4.3沖裁間隙的確定沖裁凸模和凹模的間隙，對沖裁零件有很大的作用，而且它還會對模具的壽命、沖裁力和排料力等產(chǎn)生很大的影響，所以，在沖裁模中，間隙的確定是一個很重要的環(huán)節(jié)，而間隙的大小也是一個很重要的參數(shù)。對于間隙的大小，一般分為經(jīng)驗法和理論法兩種，其中，經(jīng)驗方法是最常用的一種，它能夠根據(jù)現(xiàn)場的處理需要來選擇。經(jīng)驗計算的公式有：C=mt式中：C--合理沖裁間隙，mm；t--板料厚度，mm；m--系數(shù)，跟材料及料厚相關，一般為料厚百分之幾。沖裁間隙如下表所示：單位：mm材料間隙類別ⅠⅡⅢ低炭鋼08F、10F10、20、A3、6~1414~2020~25中炭鋼45不銹鋼1Cr18Ni9Ti7~616~2222~30高炭鋼T8AT10A65Mn16~2424~3030~36實際加工中當中發(fā)現(xiàn)：(1)由于模具與沖頭之間有空隙，所以在下料之后，沖壓件和沖裁孔都會有錐度，而落料的大末端尺寸與沖模相同，而沖壓件的小末端大小與沖模相同。(2)尺寸，下料是以較大的端部為參考，而沖壓是以較小的端部為參考。(3)在沖壓時，沖頭由于磨損而減小，沖頭也隨之增大，從而導致沖頭與沖頭之間的間隙持續(xù)增大。

4.4凸凹模刃口尺寸計算所以在沖壓模具的人口尺寸計算時，需要對不同的情況進行分析，如果是以模具為參考，那么就可以按照模具的大小來設計模具的尺寸。且確保他們的雙面間隙是0.36～0.42mm，選取小數(shù)值0.36mm。有如下的計算：凹模跟凸模根據(jù)分別加工的方式來計算。設工件尺寸是，從計算原理來看，如果是用模具作為設計參考的話，那么就需要將模具的尺寸設定好，使模具的基本尺寸與工件輪廓的最小極限尺寸相吻合。用模具的大小減去最小的合理間隙，就可以得到?jīng)_模的尺寸。其計算公式如下：

式中Dd、Dp—落料凹模、凸模尺寸(mm)；Dmax—落料件最大極限尺寸（mm）；—磨損系數(shù)；△—工件公差（mm）；、—凹模、凸模制造公差（mm）；Zmin—最小合理間隙（mm）。取值0.36mm計算過程：長度210mm，按IT12等級查詢，此尺寸公差為±0.46mm，因此最大值為210+0.46=210.465mm。（mm）（mm）寬度100.0mm，按IT12等級查詢，此尺寸公差為±0.35mm，因此最大值為100+0.35=100.35mm。（mm）（mm）過渡圓弧R5.0mm，按IT12等級查詢，此尺寸公差為±0.12mm，因此最大值為5.0+0.12=5.12mm。（mm）（mm）設沖孔尺寸為，按照計算方法，沖孔是當凸模做設計基準，要先算凸模尺寸，讓凸?；境叽绺鷽_孔的最大極限尺寸一致，然后加上最小合理間隙就可知凹模尺寸，如下計算：式中、—沖孔凸模、凹模的尺寸（mm）；—沖孔件孔的最小極限尺寸（mm）。計算過程：圓孔直徑φ12.0mm，圖示公差為mm，因此最小值為12mm。（mm）（mm）長孔長度尺寸16.0mm，圖示公差為mm，因此最小值為16mm。（mm）（mm）孔心距屬于模具刃口磨損后基本不變的尺寸。若工件上沖出孔心距尺寸為L±或L±,其凹模型孔的孔心距可按下式確定：或式中—凹?？仔木喑叽纾╩m）：—工件孔心距尺寸（mm）。為了保證初始間隙不超過，即，和選取必須通過校核滿足以下條件：計算過程：φ12mm圓孔中心距離為190mm，圖示其公差為±0.10mm，因此其最大值為190+0.1=190.10mm。（mm）φ12mm圓孔中心距離為80mm，圖示其公差為±0.10mm，因此其最大值為80+0.1=80.10mm。（mm）長孔中心距離70mm，按12級公差，查閱資料，確定其公差為±0.3mm，因此其最大值為70.0+0.3=70.3mm。（mm）長孔中心距離43mm，按12級公差，查閱資料，確定其公差為±0.25mm，因此其最大值為43+0.25=43.25mm。（mm）第五章模具總體結構和主要零件的設計5.1模具總體結構的確定本次的模具整體結構，如下圖所示：圖5-1裝配圖主視圖圖5-2裝配圖俯視圖模具與沖頭之間的固定，通常都是采用內(nèi)六角螺絲來固定，為了避免螺絲之間的間隙過大，導致模具與壓板的松動，建議采用圓柱形銷釘來固定。為了保證導引精度，可以采用導向柱導套的導引型式，這類是常用的滑動式導引機構，卸料結構可以采用擠壓式卸料方式。

5.2沖裁外形凸模和凹模的設計5.2.1外形凸凹模設計查根據(jù)《模具設計手冊》，沖頭的材質(zhì)可以選擇Cr12MoV，經(jīng)過熱處理后，它的硬度可以達到58HRC~61HRC，滿足使用要求。沖頭和固定板的安裝和固定是為了過渡配合，為了防止沖頭掉下來，沖頭必須要設計一個臺階，也可以用螺絲與上模板相連。這次設計的零件形狀很規(guī)整，中間也有一個孔，但螺絲和銷釘都有一定的位置和空間，所以不需要用固定板來固定，而是可以直接用螺絲和銷釘。固定于下模板。①尺寸計算：凸模長度L計算為：其中，橡膠塊裝模高度=20mm,卸料板厚=18mm,凸模的修磨量Y=1.0～2.0mm,則：=20+18+(1.0～2.0)mm=39～40mm，安裝卸料樹脂后，樹脂會有預壓，因此本次凸模長度取值40mm，凸凹模圖紙如下5-3：圖5-3落料凸模形狀5.2.2凹模結構設計由于這次的模具形狀是中型的，所以模具的結構可以是一個整體，選擇Cr12MoV作為材質(zhì)，經(jīng)過熱處理后，它的硬度在58HRC~61HRC之間，可以滿足基本的硬度需求，按照GB/T70.1M10×50，可以選擇一個內(nèi)六角螺絲和上模板來固定。凹模是一種設計成直壁的結構的刃口凹模，這種形狀的強度很高，而且加工起來也相對容易，在刀刃磨損以后，它的尺寸不會發(fā)生太大的變化，所以能夠達到這一次的設計要求，并且能夠確保產(chǎn)品的高精度。由于型腔中有大量的零件及廢品，所以產(chǎn)生了較大的推力。由于刀刃周邊有幾個尖銳的棱角和懸臂，導致了應力集中，而且在邊角處沒有脹裂，這對模具和沖頭的強度是不利的。

其中凹模外形尺寸，查文獻，計算厚度的公式為：式中，-根據(jù)材料厚度和最大長度尺寸，確定該值是0.18-工件外形最大尺寸，此零件中為210mm。詳細計算：=0.18×210=37.8mm結合工件圖形，還要設計退料板及退料樹脂，因此選取=40mm。計算凹模壁厚：=（1.5～2.0）×40=60～80mm所以凹模的外形尺寸：長度尺寸計算：210+2×(60~80)=330~370mm，寬度尺寸計算：100+2×(60~80)=220~260mm，凹模刃口位置反面加工臺階，擱置退料板，方便講沖好的頂件頂出凹模，因此凹模外形要適當增大點才合理，根據(jù)標準尺寸，選擇矩形凹模，本次凹模尺寸設計的是。凹模的結構如下5-4所示：圖5-4凹模形狀根據(jù)所算出的凹面模具周邊尺寸，可以對卸料板、固定板、墊板的外部尺寸進行確定，其大小均為。厚度尺寸可按具體要求進行設計選擇，從數(shù)據(jù)中可以得知，卸料板的厚度一般為模具厚度的1/2，接著對其進行精加工，所以卸料板的厚度為18毫米，固定板的厚度15毫米，墊的設計厚度為8毫米，通過熱處理，使其達到HRC45-48的硬度。5.2.3沖孔凸模的設計沖孔凸模，通常都是為了增加固定端的直徑，為了保證更好的強度和剛度，一般都是將沖大孔的沖頭做成直通的形狀，即固定位置與刃口的位置尺寸一致，現(xiàn)在的圓形凸模結構主要是標準件，只需要根據(jù)對應的尺寸來選擇，然后購買即可，這次設計的沖頭也是圓形的，屬于標準件，對于非圓形的沖頭，需要進行專門的加工，通常采用線切割。沖頭與固定板的裝配可以采用鉚接，并與過裝方法相配合。小沖頭采用階梯狀固定。由于這次設計的工件厚度較大，所以采用了大沖壓工藝。在加工時，由于凸模和凹模的結構比較復雜，為了確保被加工的結構具有較高的精度，可以采用線切割，然后再進行磨削，采用自動化磨床，并利用金剛石進行校正，最后達到所需的精度要求。模具的材質(zhì)可以選擇Cr12MoV，然后經(jīng)過熱處理，獲得58HRC-61HRC的硬度。

①尺寸計算：凸模長度L凸計算為：其中，凹模厚度=40mm,固定板厚度=15mm,則：=40+15=55mm，凸模圖紙如下：圖5-5孔凸模結構圖5.3卸料板結構設計卸料板在模具中的作用，不僅是排出材料，還能起到壓料的作用。通過對此類卸料板的基本需求進行分析，可以對平裝的結構卸料板進行設計，并對卸料區(qū)和力進行了分析，得出了卸料板的厚度為18mm，它和固定板部分是由樹脂彈頂部卸料的，它被安裝在了模具中。在這個過程中，孔和沖頭是有間隙的，其間隙值小于凹凸模之間的間隙，所以可以起到保護作用。卸料板結構如下圖：（材料選45#）圖5-6卸料板結構圖5.4模板、模座設計在設計時，由于模具周邊的尺寸較小，可以按照需要選擇一個標準模座，由于零件的大小是中型的，所以凹模周邊的尺寸較小，所以在標準?？蛑姓页鲞m當?shù)陌寄Ｖ苓叧叽?，并選用適當?shù)臉藴誓Ｗ?，與之相匹配，選用標準的滑模導柱導向套，這種模具結構緊湊、造價低廉，模座的材質(zhì)為HT200，選用后側導柱標準模架，此類模架最為常見，導柱設計在模架的后側。

5.5緊固螺釘和定位部分的設計在這次的模具結構中，模板是用上模座固定的，上墊板和固定板都是用內(nèi)六角螺絲固定的，凹模和下模板也是用螺絲固定，卸料板跟上模板也用螺絲固定。由凹模周界選用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘參照模具各零件的具體情況，上模座選用6顆M10×75的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。下模座選用2顆M8×75的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。圖5-7內(nèi)六角螺釘根據(jù)模具的實際情況上模座選用兩顆Φ10×70的圓柱銷釘定位下模座選用兩顆Φ8×80的圓柱銷釘定位圖5-8圓柱銷釘根據(jù)GB70-76、GB119-76等標準，對各部件的布局及尺寸進行了分析，確定了合適的螺栓、柱銷的位置。5.6彈性元件的確定在沖壓過程中，使用的是彈簧和橡膠，由于這一次模具的卸料力增加，所以橡膠的卸料力更大，如果選擇彈簧，就算設計了8個彈簧，那么每根彈簧所受到的作用力就是52.747/8kN=6.593kN。在落料模具中，板材的厚度越大，模具的沖程也就越大，因此，需要的卸料力也就越大，而當模具的形狀越小，彈簧預緊力的壓力就越大，而彈簧的要求也就越高，如果設計的彈簧數(shù)量越多，模具的體積也就越大，同時也不利于設計卸料板，所以這一次選擇的是橡膠。1、確定卸料橡膠（1）確定橡膠的自由高度，由《模具設計指導》表3-9得：式中，—模具工作行程再加1～3mm。本模具工作行程是零件厚度加1mm。故=t+1=4.0mm，的取值范圍為2～6mm，在這取6mm?！?9.33～22mm，取中間值20mm。（2）確定和。由表3-9可得如下計算公式：—橡膠的預壓縮量—沖模裝配好以后橡膠高度=（0.1～0.15）=（0.1～0.15）×20mm=2.0～3.0mm，取中間值2.5mm=20-2.5=17.5mm5.7模具的閉合高度該模具的閉合高度為H閉=H上模+H墊+H墊+L+H+H下模-h2=(50+8+55+40+10+60-2)mm=221（mm）式中：L——凹模厚度，L=40mmH——凸模厚度，H=40mmh2——凸模沖裁后進入凹模的深度，h2=2.0mm因此可知模具閉合高度小于壓力機裝模高度（450），符合要求。PAGEPAGEPAGE43第六章、壓力機選擇與校核壓力機是沖壓工藝中必不可少的一種裝置，它還能為模具提供動力和壓力。在選擇壓力機的時候，一定要保證額定壓力比所需的沖裁力之和要大，這次經(jīng)過計算，我們要使用的總壓力為：1387.66kN。

6.1壓力機選擇根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)，以及對該機器的基礎數(shù)據(jù)進行了查詢，這一次的初步選擇是：JA21-160開放式雙立柱固定工作臺壓力機；該壓榨機的參數(shù)如下：壓力機JA21-160基本參數(shù)如：（表一）公稱壓力/KN1600模柄尺寸/mm直徑70滑塊行程/mm160深度80滑塊行程次數(shù)/（次/min）40墊板尺寸/mm厚度130最大封閉高度/mm450封閉高度調(diào)節(jié)量130滑塊中心線至床身距離/mm380立柱距離530工作臺尺寸/mm前后710電動機功率/kw16.0左右10806.2壓力機閉合高度校核6.2.1閉合高度校核所選擇的沖床的最大上模高度是450mm，關閉高度的調(diào)整是130mm，所以它的最小上模高度是450-130=320mm。這次設計的模具的封閉高度H=221mm。=445mm，=325mm從數(shù)值上分析，此數(shù)值并不在這個范圍內(nèi)，不能滿足＜H＜，因此，選擇此壓力機，下模需要增加墊板，墊高模具才行。6.2.2工作臺面尺寸的校核機臺尺寸：左、右、后各710mm?？诔叽纾?00mm×330mm按照臺面的尺寸，通常應該比模具的輪廓線大40-70mm。臺面的大小可以滿足要求。6.2.3滑塊行程的校核滑塊移動的高度要保證可以方便地放入毛坯和取出部件，這次的零件厚度為3.0mm，壓力機的滑塊行程為160.0mm，這個數(shù)字比部件的高度要高出兩倍，所以滿足了這個要求。通過對該設備的檢驗和分析，可以看出此次選擇的JA21-160壓力機是滿足設計要求的。

第七章模具的裝配7.1模具裝配圖本次設計的復合模具，通過SOLIDWORKS軟件進行三維裝配的建模，使用AutoCAD軟件進行模具的二維圖凹凸模具、非標零件圖的繪制。如下圖為本次模具裝配圖。圖7-1模具三維圖根據(jù)連續(xù)模的組裝要求，可以選擇一塊凹模作為組裝基準，然后分別安裝上下模，調(diào)節(jié)間隙，最后試沖。序號工序工藝說明１凸、凹模預配1在組裝之前，先要檢查沖頭的大小，然后再認真地檢查模具的型孔大小和精度。2將凸模與凹模的孔對齊，檢查間隙是否一致，如有不合理之處需再進行打磨。２凸模裝配以凹?？诪闇?，將每一沖頭分別按進沖頭固定板上的成形孔內(nèi)，并壓緊。３裝配下模1在模具底座上畫出中心線，預先預埋模具，固定板；2在下模底座上，利用已經(jīng)制作好的母模，對其螺釘孔進行定位，然后分別鉆孔、開孔；４裝配上模1把等高墊鐵放在已經(jīng)安裝好的模具上，并在模具內(nèi)塞入0.3毫米厚的薄紙，并將沖頭和固定盤結合起來，裝入模具；2預先安裝上模具底座，在模具上畫出對應的螺釘孔，銷孔位置，鉆鉸螺釘孔，銷孔；3用螺絲將固定板、墊板和上模座用螺絲固定，但不能旋緊；4把卸料板放到已經(jīng)裝好的沖頭上，裝上橡皮和卸料板，調(diào)整橡皮預緊力，使卸料板比沖頭下端高1毫米左右；5檢查凸凹模具間隙，校正無誤后，擰緊螺絲；6，設置導向板；7切紙檢驗，符合要求后，將插針插入５試沖與調(diào)整安裝完畢后，就是試沖，然后繼續(xù)調(diào)試，直到?jīng)_壓出來的部件達到標準為止。模具仿真8.1模具的運動仿真1初始條件在模擬啟動階段，沖裁模處在打開的初始位置。上、下模之間隔著一段距離，凸模、凹模、導柱、導套等各部件均為靜態(tài)。送料機構將待加工板材精確地送到下一模具底座上，并等待下一步的啟動。在這種情況下，整個系統(tǒng)已經(jīng)進入了待命狀態(tài)，所有組件都在一個安全、平穩(wěn)的初始姿態(tài)下。如圖8.1所示。2合模階段沖床滑塊驅(qū)動上模具，使其向下移動，此過程是沖壓動作開始的標志。在導向柱及導向套筒的精密引導下，上模具沿預定軌道順利下落。當上模具底座向下移動時，沖頭逐漸靠近板材。沖頭與板材接觸后，板材受到的壓力就會隨之產(chǎn)生。當沖壓壓力繼續(xù)增大時，板材會產(chǎn)生塑性變形，并逐步充滿沖模與凹模間的空隙。在此過程中，模擬過程中需要對板材的變形、應力分布和各個零件的受力情況進行實時監(jiān)控。3沖壓成型在一定的壓力下，板材在沖頭、凹模的共同作用下，完成了沖壓成形。在這種情況下，板材可以被準確地按要求進行彎曲、拉伸、沖壓等加工。該方法可以對板材的尺寸精度、表面平整度等進行實時監(jiān)控。并對各零件間的交互作用力進行了分析，以保證在沖壓時模具不會產(chǎn)生過大的磨損或損傷。4開模階段沖壓成型完成后，壓力機滑塊帶動上模座開始向上運動，進入開模階段。上模座沿著導柱和導套的導向平穩(wěn)上升，凸模逐漸脫離成型后的工件。此時，卸料裝置開始工作，將成型后的工件從模具上卸下，同時將廢料從模具中清除。開模過程需要確保工件能夠順利脫模，并且模具各部件不會發(fā)生干涉或碰撞。5回位和循環(huán)當上?；謴偷皆瓉淼拇蜷_位置時，整個沖模系統(tǒng)就完成了一個沖壓周期。送料機構將新的板材送到下一道模具的加工部位，進行下一道工序。該模擬將反復進行此循環(huán)，以模擬連續(xù)制造時模具的運行狀況與性能。通過對沖壓模運動過程的模擬，能夠在設計階段發(fā)現(xiàn)存在的問題，并對其進行優(yōu)化，從而提升沖壓模的使用壽命與生產(chǎn)率，減少制造成本與廢品率。圖8-1模具三維圖8.2模具的數(shù)控加工仿真模具的重要成型的零件，要進行成型加工仿真。此種零件在實際生產(chǎn)過程，是采取的數(shù)控加工。對于這種零件分析，也是依靠UG軟件來完成這種加工仿真，以此來模擬出實際加工的過程，包括刀具的加工軌跡，以及還可以自動生成出加工的程序參數(shù)。本次的零件，以這種模具的凸凹模當做研究對象，在軟件當中進行模擬仿真加工。經(jīng)過分析可以了解到零件要加工的工序步驟為：下料-打磨-鉆孔-攻絲-開粗-精銑-去毛刺-檢驗入庫。數(shù)控加工要進行設置，有很多個設置的步驟，列出如下：1、加工準備首先要打開軟件，然后要在軟件里面設定好加工坐標系，由于本次的模具凸凹模外形是一種規(guī)則的矩形，那么就比較方便了，可以將這種加工坐標系設定在凸凹模的頂面中心點的地方，設置如下圖的坐標。圖98-2型腔工件2、刀具參數(shù)設置這個步驟就是進行刀具的有關參數(shù)的設定，因為凸凹模零件的加工主要是數(shù)控銑加工出來，那么刀具選取的普通銑刀，此種銑刀有多種規(guī)格，包括：D10、D6，如下圖。圖8-2銑刀參數(shù)設置3、程序加工參數(shù)設置可以看到這種凸凹模的零件，其結構要用到的加工是外形和輪廓的加工，故而加工就包括了凸凹模洗削加工、輪廓的洗削加工的步驟。則在軟件當中根據(jù)這種加工的形式做出參數(shù)的設定。圖8-3程序參數(shù)設置圖8-4程序順序及對應刀具4、仿真加工刀路參數(shù)都設定結束，就可以在軟件當中進行加工的模擬，要將加工程序都選定，然后按右鍵，再點仿真，可以在軟件當中運行這種加工仿真的路徑，以動畫的方式進行播放，實現(xiàn)仿真的效果。如下圖：圖8-5加工刀路5、經(jīng)過程序設置和仿真加工以后，軟件也自動生成加工的程序文件，然后將這些加工的程序可以導出為文件，程序如下的代碼：第九章結論與展望9.1主要結論?安裝架下板作為設備安裝、固定與承載的關鍵部件，在工業(yè)生產(chǎn)、建筑工程等領域發(fā)揮著至關重要的作用。在結構設計方面，通過合理的力學分析與優(yōu)化，目前的安裝架下板能夠有效滿足不同工況下的承載需求。采用數(shù)控加工等手段，可精準模擬其在復雜受力條件下的應力分布，優(yōu)化板體形狀、厚度以及加強筋布局，實現(xiàn)結構強度與輕量化的平衡。例如，在航空航天設備中應用的安裝架下板，通過優(yōu)化設計，在保證承載能力的同時大幅減輕重量，提升了設備的整體性能。?制造工藝上，隨著焊接、沖壓、數(shù)控加工等技術的成熟應用，安裝架下板的生產(chǎn)質(zhì)量與效率顯著提高。焊接工藝的自動化與智能化發(fā)展，有效減少了人工操作帶來的誤差，提高了焊縫質(zhì)量與可靠性；沖壓技術則能夠快速成型復雜形狀的下板，滿足多樣化的設計需求；數(shù)控加工保證了尺寸精度與表面質(zhì)量，使安裝架下板的裝配精度得到提升。同時，材料的選擇也更加多樣化，根據(jù)不同的使用環(huán)境與性能要求，鋼材、鋁合金、復合材料等被廣泛應用，進一步拓展了安裝架下板的應用范圍。?然而，目前安裝架下板的設計與制造仍存在一些問題。部分產(chǎn)品在極端環(huán)境下的耐久性不足，如在高溫、高濕度、強腐蝕等環(huán)境中，容易出現(xiàn)結構損壞或性能下降；在一些對安裝精度要求極高的場合，現(xiàn)有的制造工藝和安裝方法還難以完全滿足需求；并且，在生產(chǎn)過程中，資源利用效率和環(huán)保問題也有待進一步改善。?本次設計工作的工作量很大，涉及到的知識點也很多，不僅涉及到了以前的教學內(nèi)容，還涉及到了機械制圖、模具制造工業(yè)、CAD繪圖等相關書籍的知識，所以，畢業(yè)設計是對知識進行總結和鞏固的過程，將在設計中所學的各個方面的知識點都體現(xiàn)在設計中，同時也是一種檢測，可以幫助學生提高動手能力，拓寬思路。在這次的模具設計中，我們可以更好地了解到模具對于制造業(yè)的重要作用，同時也了解到了模具的基本構造和設計要求，在設計的時候，既要對模具的設計流程有一個全面的了解，還需要學習一些繪圖的技能，提高了繪圖的熟練度，增強了自己的實踐能力，并且在思想上也得到了很大的提高。所以，畢業(yè)設計是一種很好的實踐練習，將所學的東西運用到實際當中，不僅可以更好地鞏固所學的知識，還可以將所學的知識運用到實際中去，總而言之，他的收獲還是很大的。9.2研究展望?未來，安裝架下板的發(fā)展將緊密結合新材料、新技術與智能化理念。在新材料方面，隨著高性能復合材料、納米材料等的不斷發(fā)展，安裝架下板有望采用這些新型材料，獲得更高的強度、更好的耐腐蝕性和更優(yōu)的隔熱、絕緣等性能。例如，碳纖維增強復合材料具有高強度、低密度的特點，若應用于安裝架下板，可顯著提升其綜合性能，同時減