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腳輪沖壓模具的特點
發表時間:2012/8/14 23:37:04
前言
在飛步腳輪沖壓生產中，常常將幾個單工序飛步腳輪沖壓過程集中在一副腳輪模具中完成，這種在壓力機的一次工作行程中，在一副腳輪模具的同一工位同時完成兩種或兩種以上基本工序的腳輪模具就稱為復合腳輪模具。
冷飛步腳輪沖壓是一種先進的金屬加工方法，與其它加工方法(切削)比較，它有以下特點：
1)它是無屑加工 被加工的金屬在再結晶溫度以下產生塑性變形．不產生切屑，變形中金屬產生加工硬化。
2)所用設備是沖床 沖床供給變形所需的力。
3)所用的工具是各種形式的沖模 沖模對材料塑性變形加以約束，并直接使材料變成所需的零件。
4)所用的原材料多為金屬和非金屬的板料。
冷飛步腳輪沖壓與其它加工方法比較，在技術上、經濟上有許多優點：
1）在壓床簡單飛步腳輪沖壓下．能得到形狀復雜的零件．而這些零件用其它的方法是不可能或者很難得到的。如汽車駕駛室的車門、頂蓋和翼子板這些具有流線型零件。
2)制得的零件一般不進一步加工，可直接用來裝配，而且有—定精度，具有互換性。
3)在耗料不大的情況下。能得到強度高、足夠剛性而重量輕、外表光滑美觀的零件。
4)材料利用率高，一般為70一85％。
5)生產率高，沖床沖一次一般可得一個零件．而沖床一分鐘的行程少則幾次，多則幾百次。同時，毛坯相零件形狀規則，便于實現機械化和自動化。
6)飛步腳輪沖壓零件的質量主要靠沖模保證．所以操作方便，要求的工人技術等級不高，便于組織生產。
7)在大量生產的條件下，產品的成本低。
冷飛步腳輪沖壓的缺點是腳輪模具要求高、制造復雜、周期長、制造費昂貴．因而在小批量生產中受到限制。另外．飛步腳輪沖壓件的精度決定于腳輪模具精度．如零件的精度要求過高、用冷飛步腳輪沖壓生產就難以達到。
第1章 緒 論
1.1腳輪模具在加工工業中的地位
目前，隨著汽車及輕工業的迅速發展，腳輪模具設計制造日益受到人們的廣泛關注，將高新技術應用于腳輪模具設計與制造，已成為快速制造優質腳輪模具的有力保證： CAD/CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術帶動和提升腳輪模具工業的優越性。在CAD的應用方面，已經超越了圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設計如PRO/E、UG等軟件的應用很普遍。
現代生產中，合理的加工工藝、高效的設備、先進的腳輪模具是必不可少是三項重要因素，尤其是腳輪模具對實現材料加工工藝要求、塑料制件的使用要求和造型設計起著重要的作用。高效的全自動設備也只有裝上能自動化生產的腳輪模具才有可能發揮其作用，產品的生產和更新都是以腳輪模具的制造和更新為前提的。由于制件品種和產量需求很大，對腳輪模具也提出了越來越高的要求。因此促進腳輪模具的不斷向前發展
1.2 飛步腳輪沖壓技術的現狀及發展方向
隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速發展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了飛步腳輪沖壓技術的不斷革新和發展。其主要表現和發展方向如下。
1.2.1飛步腳輪沖壓技術的現狀
目前，國內外對飛步腳輪沖壓成形理論的研究非常重視，在材料飛步腳輪沖壓性能研究、飛步腳輪沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規律研究及坯料與腳輪模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及腳輪模具的優化設計。這樣既節省了昂貴的試模費用，也縮短了制腳輪模具周期。
研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大飛步腳輪沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是飛步腳輪沖壓技術的發展方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密飛步腳輪沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的飛步腳輪沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了飛步腳輪沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。
精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成飛步腳輪沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2 ~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車腳輪模具企業，已能生產成套轎車覆蓋件腳輪模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，腳輪模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。
1.2.2沖腳輪模具的發展
.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發展，與此相比適應的新型腳輪模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的腳輪模具加工機床和檢測設備以及腳輪模具CAD/CAM技術也在迅速發展；另一方面，為了適應產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發展。
1.3飛步腳輪沖壓模的工藝與飛步腳輪沖壓腳輪模具
飛步腳輪沖壓是利用安裝在飛步腳輪沖壓設備（主要是壓力機）上的腳輪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（俗稱飛步腳輪沖壓或飛步腳輪沖壓件）的一種壓力加工方法。飛步腳輪沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷飛步腳輪沖壓或板料飛步腳輪沖壓。
飛步腳輪沖壓所使用的腳輪模具稱為飛步腳輪沖壓腳輪模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具，是飛步腳輪沖壓加工的三要素之一。
與機械加工及塑性加工的其它方法相比，飛步腳輪沖壓加工無論在技術方面還是經濟
方面都具有許多獨特的優點。主要表現如下。
(1) 飛步腳輪沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現機械化與自動化。這是因為飛步腳輪沖壓是依靠沖模和飛步腳輪沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次飛步腳輪沖壓行程就可能得到一個沖件。
(2) 飛步腳輪沖壓時由于腳輪模具保證了飛步腳輪沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞飛步腳輪沖壓件的表面質量,而腳輪模具的壽命一般較長,所以飛步腳輪沖壓的質量穩定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。
(3) 飛步腳輪沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上飛步腳輪沖壓時材料的冷變形硬化效應，飛步腳輪沖壓的強度和剛度均較高。
(4) 飛步腳輪沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節能的加工方法，飛步腳輪沖壓件的成本較低。
1.4本課題研究的意義
本課題借助繪圖軟件進行腳輪模具設計，內容包括：工藝分析及工藝方案的確定，壓力機的選用等。并對腳輪模具中的有關零件進行強度核算。設計內容涵蓋了整個大學所的課程，是對大學三年學習的一個很好的檢驗，而且很多方面要靠在設計過程中的自學完成，既能拓展知識面又能鍛煉自學能力。一套設計合理的腳輪模具不僅可以生產出高質量的零件，既可以提高材料的利用率又方便操作者操作，大大提高了生產率，為公司創造更大的利益。
2.1飛步腳輪沖壓件的工藝分析
有工件圖看，該工件需要內外緣同時翻邊，翻邊高度為4mm，由計算可知最大翻邊高度為Hmax=5.93mm,由此可知設計翻邊時可一次翻邊完成，無需拉深。由于產品批量較大，不宜采用單一工序生產，且不易保證內外緣的同心度。而用級進模結構復雜。采用復合?？梢淮瓮瓿陕淞?、沖孔、內外緣翻邊。
因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為1.0mm，沖裁性能較好。為了減少工序數經對該工件進行詳細分析，并查閱有關資料后，可采用復合模一次壓制成形。該工藝特點是首先進行落料，再沖孔，最后翻邊成形 。采用這種方法加工的工件外觀乎整、毛刺小、產品質量較高，而且大大提高了生產效率。所以經分析，決定設計復合摸來完成此工件的加工。
2.2工藝方案的確定
計算翻邊前是否需要進行拉深，這要核算翻邊的變形程度，由腳輪模具設計手冊查的極限翻邊系數：Kmin=0.62,則可只允許的最大翻邊高度Hmax為：
式中 Hmax—最大翻邊高度
D—翻邊直徑
r—圓角半徑
t—材料厚度
則
=5.93mm
零件豎直高度H=4mm<Hmax=5.93mm
所以翻邊時可一次翻邊成型，無需進行拉深。
根據以上分析計算，飛步腳輪沖壓零件需要的基本工序是落料、沖孔、內翻邊、外翻邊。
根據以上基本工序，可擬定以下幾個飛步腳輪沖壓工藝方案：
方案一：落料、沖孔同步、內翻邊與外翻邊同步。方案特點是內翻邊與外翻邊同時進行使腳輪模具制造復雜，使沖孔凹模與內外翻邊凸凹模做為一體，不但節省材料，也使腳輪模具結構緊湊，并提高制造精度。
方案二：落料、沖孔、內翻邊與外翻邊同步。方案特點是：與第一方案相比因落料與沖孔分步進行可進小沖裁力，但降低了沖裁速度。
方案三：落料、沖孔同步，內翻邊、外翻邊分步進行。方案特點是腳輪模具制造比較簡單，腳輪模具使用壽命較高，但精度低。
分析比較以上三種方案，可以看到選用第一種方案比較合理。
第3章 工藝參數的計算
3.1毛坯的尺寸計算
3.1.1毛坯翻便預制孔的直徑d0
d0=D-2(H-0.43r-0.72t)
式中 D—翻邊直徑（按中線計） （mm）;
H—翻邊高度（mm）,H=4mm;
r—豎邊與凸緣的圓角半徑（mm），r=1.0mm;
t—料厚（mm），t=1.0mm.
D=24mm+1.0mm=25mm
則 d0=25-2(4-0.43×1.0-0.72×1.0)=19.3mm
3.1.2毛坯的直徑D0
按等面積原則，用解析法求該工件的毛皮直徑D0.可將工件分為圓柱、1/4球環、圓三個簡單幾何體，他們的面積分別計算如下：
A1=πd(H-r)
=3.14×37×(4-1)
=38.727mm²
A2=πr[π(d-2r)+4r]/2
=3.14×1[3.14×（37-2×1）+4×1]/2
=178.823mm²
A3=π/4(d-2r)²
=3.14×(37-2×1)²/4
=961.16mm²
據等面積原則：
A=A1+A2+A3
=38.727+178.3823+961.16
=1179.175mm²
毛坯的面積 A毛坯=πD²/4
將A1、A2、A3代入上式得：
D=
=43.55mm
3.2排樣及材料利用率的計算
排樣時工件之間，以及工件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。搭邊的作用是補償條料的定位誤差，保證沖出合格的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便于送料。
搭邊是廢料．從節省材料出發，搭邊值應愈小愈好。但過小的搭邊容易擠進凹模，增加刃口磨損，降低腳輪模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質量。一般來說，搭邊值是由經驗確定的，下表列出了沖裁時常用的最小搭邊值。
考慮到操作方便及腳輪模具結構，故采用單排排樣設計。由下表2-1查的搭邊值a=1.5,a1=1.5.
表2-1沖裁金屬材料
條料寬度 b=D0+2×1.5=43.55+2×1.5=46.55mm
條料送進步距 h=D0+1.5=43.55+1.5=45.05mm
材料利用率計算：（見右圖）
一個步距內的材料利用率η為：
式中： A—一個步距內沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）（mm）
B—條料寬度（mm）
S—步距（mm）
則
=57%
分析：由于軸蓋沖裁時，產生的結構廢料較多，因此軸蓋的材料利用率較低。
3.3各部分工藝力的計算
3.3.1沖孔力計算
F沖=1.3Ltτ
式中 ： F沖—沖孔力（N）；
L—工件內輪廓周長（mm）;
t—材料厚度（mm）,t=1.0mm;
τ—材料抗剪強度（Mpa）由手冊查得τ=300Mpa.
L=πd0=3.14×19.3=60.602mm
則 F沖=Ltδb=60.602×1.0X300
=23.63KN
3.3.2落料力的計算
F落=1.3Ltτ
式中： F落—落料力（N）
L—工件外輪廓周長mm，由于先落料，后翻邊，因此落料尺寸為毛坯尺寸φ43.55，則L=3.14×43.55=136.75;
則 F落=1.3×136.75×1.0×300=53.33KN
3.3.3翻邊力的計算
內翻力：
F內翻=1.1πtδs(D-d0)
式中 δs—材料的屈服強度，查手冊得δs=200Mpa.
D—翻邊直徑（mm）,D=25mm
d0—毛坯預制孔直徑（mm） d0=19.3mm.
則 F內翻=1.1×3.14×1×200（25-19.3）=3.94KN
外翻力：
F外翻＝1.25LtδbK
F外翻——外緣翻邊所需的力(N);
L——彎曲線長度(mm) L=πD;
t——料厚(mm)；t=1.0mm
δb——零件材料的抗拉強度(MPa)；由手冊查得δb=380Mpa
K——系數，取0.2～0.3。
則 F外翻=1.25×3.14×37×1.0×380×0.25=13.79KN
3.3.4推件力的計算
F推＝nK推F沖
式中 K推一—推件力因數，其值由表2—2查得K推=0.03
n——工件在凹模內的個數，取n=3
則 F推＝3X0.03×26.63=1.60KN
3.3.5卸料力計算
F卸＝K卸F落
式中F卸——卸料力因數，其值由表2—2查得K卸=0.02；
則 F卸＝0.02×53.33KN=1.07KN
3.3.6總的沖裁力為：
F＝F沖+F落+F推+F卸+F內翻+F外翻
＝23.63+1.60+53.33+1.07+3.94+13.79
＝87.36KN
3.4計算壓力中心
確定壓力中心的目的：沖裁模的壓力中心就是合力的作用點，為了保證壓力機和腳輪模具正常平衡工作，腳輪模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機的滑塊中心重合，否則會產生偏心，形成偏心載荷。
軸蓋是形狀對稱的工件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即：圓心。
對于復雜形狀零件或多凸模沖模的壓力中心可以用解析法和圖解法求解。
3.5主要工作部分尺寸計算
3.5.1沖孔刃口尺寸計算
根據表2—3查得沖裁刃口雙面間隙Zmin＝0.065mm,Zmax=0.095mm.零件尺寸極限偏差Δ=0.13mm,磨損因數有表2-4查得,磨損因數x＝0.75.
表2-3 落料、沖孔摸刃口始用間隙
材
料
名
稱 45
T8、T7、
(退火)
磷青銅
(硬)
鈹青銅
(硬) 10、15、20、
冷軋鋼帶、
30鋼板
H62、H68(硬)
LY12(硬鋁)
硅鋼片 Q215、Q235
鋼板
08、10、15
鋼板
H62、H68(半硬)
純銅(硬)
磷青銅(軟)
鈹青銅(軟) H62、H68(軟)
純銅(軟)
防銹鋁
LF21、LF2
軟鋁
L2～L6
LY12(退火)
銅母線
鋁母線
力學性能 HBS≥190
b≥600MPa
HBS=140～190
b=400～600MPa HBS=70～140
b=300～400MPa HBS≦190
b≦300MPa
厚度t 初始間隙Z
Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax
0.1 0.015 0.035 0.01 0.03 * -- * --
0.2 0.025 0.045 0.015 0.035 0.01 0.03 * --
0.3 0.04 0.06 0.03 0.05 0.02 0.04 0.01 0.03
0.5 0.08 0.1 0.06 0.08 0.04 0.06 0.025 0.045
0.8 0.13 0.13 0.10 0.13 0.07 0.10 0.045 0.075
1.0 0.17 0.2 0.13 0.16 0.1 0.13 0.065 0.095
1.2 0.21 0.24 0.16 0.19 0.13 0.16 0.075 0.105
1.5 0.27 0.31 0.21 0.25 0.15 0.19 0.10 0.14
1.8 0.34 0.38 0.27 0.31 0.20 0.24 0.13 0.17
2.0 0.38 0.42 0.30 0.34 0.22 0.26 0.14 0.18
注：有*號處均是無間隙。
表2-4因數X
沖孔凸凹模的制造公差由表2-5查得：δ凸=0.020，δ凹=0.025。
校核：δ凸+δ凹=0.045〉Zmax-Zmin=0.03mm.
因此．凸、凹模采用配作加工方法。
則凸模刃口尺寸
d凸＝(d+xΔ) ＝(19.3+0.75×0.13) =19.39 mm
圓整后為：19.4
凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為0.065～0.095mm。
3.5.2落料刃口尺寸的計算
查表2-3沖裁模刃口雙面間隙Zmin=0.065mm,Zmax=0.095mm.
工件極限偏差Δ=0.13mm.
落料凸凹模的制造公差由表2-5查得δ凹=0.03mm，δ凸=0.02mm.
磨損因數由表2-4查得 X=0.75
校核：δ凸+δ凹=0.02+0.03〉Zmax-Zmin=0.03mm.
D凸＝(D+xΔ) ＝(43.55+0.75×0.13) =43.45 mm
圓整后為：43.4
則 落料凹凸模采用配合加工的方法。
凸模尺寸按凹模尺寸配制，其雙面間隙為0.065～0.095mm.
3.5.3翻邊的工作部分尺寸計算
A：內翻孔尺寸為Φ24 ，尺寸精度IT11級。
凸模尺寸計算 d凸=（dmin+0.4Δ）
將腳輪模具公差按IT10級選取，則δ凸=δ凹=（ ～ ）Δ ，取δ凸=δ凹=0.06。
把dmin=24.0mm,Δ=0.13mm,代入上式
則 d凸=(24+0.4×0.13)
=24.05
圓整后為：24.0
由于工件要求內形尺寸，則以凸模為設計基準。間隙取在凹模上
故凹模尺寸為：
d凹=（dmin+Δ+Z）
把 dmin=24mm,Δ=0.13,Z=2.0MM,δ凹=0.06mm代入上式
則凹模的尺寸為：
d凹=（24+0.13+2.0）
=26.13
圓整后為：26.0
B.外緣翻邊尺寸Φ38
3.5.3定間隙
單邊間隙為：Z/2=1.0t=1.0mm
則翻邊模的間隙Z=2×1.0=2.0mm
3.5.3凸凹模工作部分的尺寸和公差
由于工件要求外形尺寸，則以凹模為設計基準。
凹模尺寸為D凹=（Dmin-0.75Δ）
將腳輪模具公差按IT10級選擇則δ凹=0.1mm
把Dmax=38.13,Δ=0.13,代入
則D凹=（38.13-0.75×0.13）
=38.03
圓整后為：38.0
間隙取在凸模上，則凸模的尺寸為：
D凸=（Dmax-0.75Δ-Z）
把 Dmax=38.13,Δ=0.13，Z=2.0mm.δ凸=0.1mm代入
則D凸=（38.13-0.75×0.13-2.0）
=36.03
圓整后為：36.0
第4章 飛步腳輪沖壓設備的選擇
由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓力F壓 (1．6～1．8)
F總選擇壓力機。腳輪模具設計手冊末附錄B3選取公稱壓力為250kN的開式壓力機。其與腳輪模具設計的有關參數為:
公稱壓力：250KN
滑塊行程：65mm
最大閉合高度：270mm
封閉高度調節量：55mm
工作臺孔徑：370mm×560mm
模柄孔尺寸：Φ40mm× 60mm
第5章 腳輪模具總體結構的設計
5.1繪制腳輪模具總體結構草圖
腳輪模具的結構如圖：（如圖2-6）
主要有上模座、下模座、沖孔凸模、落料凹模、沖孔落料翻邊凸凹模、翻邊成型模、卸料塊等零件組成。
圖2-6軸蓋沖裁復合模
1- 下模座 2-導柱 3-卸料板 4-上模固定板 5-導套 6沖孔凸模
7-上模座8-墊板 9-落料凹模 10-成型模 11-頂出器 12-推板
13-模柄 14-凸凹模 15-卸料板 16-頂桿 17-下模固定板
5.2腳輪模具結構的設計，確定結構件的形式
2.5.1卸料零件計算
上卸料采用剛性卸料裝置。壓力機滑塊上的打料橫梁通過打料棒、頂板、頂桿、卸料塊將制件從上橫中打出。
下卸料是采用橡膠作為彈性元件的彈性裝置。
由式計算橡膠的自由高度。
H自由=（3.5～4）S工作
式中 S工作—工作行程與腳輪模具修模量式調整量（4～6）I和再加1。
S工作=（5.0+1+4）mm=10mm;
則 H自由=（3.5～4）×10=35～40mm;
取 H自由=35mm;
橡膠的裝配高度H2=(0.85～0.9)H=29.75～31.5mm;
取H2=30mm.
卸料彈簧的設計計算：
1）、根據腳輪模具結構初定6根彈簧，每根彈簧分擔的卸料力為：
F卸/n=1.07KN/6=178.33N
2）、根據預壓力F預（﹥178.33）和腳輪模具結構尺寸，由腳輪模具設計手冊附錄既表2-6，初選出序號34～38的彈簧，其最大工作負荷F1=330N﹥178.33N
彈簧負荷（F）與行程（s）曲線
3）、校驗是否滿足S1≥S總，查書附錄既負荷—行程曲線上圖，并經過計算可得以下數據：
由表中數據可見，序號37、38的彈簧均滿足S1≥S總，但選序號37的彈簧最合適了，因為彈簧太長，會使腳輪模具高度增加，37號彈簧的規格：
外徑：D=20mm
鋼絲直徑：d=3.0mm
自由高度：H0=55mm
裝配高度：H2=H0-S預=55-9.5=45.5mm.
5.2.2定位零件的確定
定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖在確定正確的位置，從而保證沖出合格的制件，根據毛壞和腳輪模具不同的特點，必須采用不同形式的定位裝置，沖模中常見的定位零件有定位板、定位銷、擋料銷、導料銷，側壓板等。
對于帶有彈壓卸料板的沖模，若采用活動擋料銷，在沖件時活動擋料銷隨凹模的下行而壓入孔內，工作方便，但是要求彈壓卸料板較厚，對于彈壓卸料板較薄的板料，如果采用固定擋料銷的形式，在凹模的相應位置留出空間，同時滿足沖件要求，而且經濟性好，因此選用固定擋料銷，參照GB2866.11—81固定擋料銷A型, 材料:45鋼, 基本尺寸:d4, 熱處理硬度:HRC43 ~ 48。
5.2.3卸料裝置的確定
彈壓卸料板兼有壓料和卸料兩大作用，它可在飛步腳輪沖壓開始時起壓料作用，結束后起卸料作用，主要用于精沖薄料和要求制件平整的沖模中，其彈力可用彈簧或橡膠獲得，也可以通過頂桿安裝在下模座或壓力機工作臺下而的彈頂器或氣墊獲得。
彈壓卸料板上開孔大小，即卸料孔每側與凸模保持間隙C’=0.1～0.2t,t為材料厚度。
為保證裝配后卸料板的平行度，同一付腳輪模具各卸料螺釘的長度L及孔深H都必須保持一致，相差不超過0.02mm.
彈壓卸料板受彈簧，橡膠等零件的限制，卸料力小，主要用于料厚在1.5mm以下薄件的卸料工作。
5.2.4推件裝置的設計
把制件或廢料從裝于上模座的凹模中推出來的零件，稱為推件裝置。推件裝置的推力，可以利用壓力機上的打桿在打桿橫梁作用下得到，或利用上模內安裝彈簧或橡膠得到.
推件器要在能保證平穩推下制件的前提下，受力點盡量少些，為使推件力均勻分布，推件要均勻分布，長度一致。因此，在軸蓋沖模中選用了三根長度一致的推件（即圓柱銷）均勻分布在圓周上，推出制件。
5.2.5頂桿的確定
頂桿的作用是在沖裁完畢后，將滯留在凸凹模的制件頂出的機構。
在軸蓋沖模中采用Φ4的頂桿，因頂力很小，Φ4的桿足夠強度。
5.2.6模柄的確定：
中、小型沖模通過橫柄將上模固定在壓力機的滑塊上，模柄的結構形式較多，主要有：旋入式；壓入式；凸緣式；浮動式。
本腳輪模具采用凸緣式模柄。
5.2.7固定板的設計
固定板用于中、小型凸模或凹模固定在模座上，按外形分為圓形和矩形兩種，其平面輪廓尺寸除應保證凸、凹模安裝孔外，還應考慮螺釘和銷釘孔的定位，厚度一般取凹模厚度的60%~80%。固定板孔與凸、凹模采用過渡配合（H7/m6）。壓裝后端面磨平，以保證沖模垂直度。
5.2.8墊板的設計與標準：
墊板主要用于直接承受和擴散凸、凹模傳來的壓力，以降低模座所收的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響腳輪模具正常工作。腳輪模具是否用墊板，根據模座承受壓力大來確定，凸（凹）模支承端面對模座的單位壓力為：
σ = P／A
式中： P — 沖裁力
A — 凸（凹模）支承端面面積
σ小于等于[σ]模座許用應力則應在凸（凹）模與模座間加經淬硬磨平的墊板，墊板厚度一般取6 ~ 12mm，外形尺寸按固定板形狀決定。
5.2.9模架的選擇
根據主要零件的結構、外形尺寸及卸料裝置的尺寸。模架選用適用中等精度，中小尺寸飛步腳輪沖壓件的后側導柱模架從右向左送、操作方便。
上模座：L/mm× B/mm×H/mm=125×125×35
下模座：L/mm×B/mm×H/mm=125×125×40
導柱：d/mm×L/mm=Φ22×130
導套：d/mm×L/mm×D/mm=Φ22×60×33
墊板厚度?。?mm
落料凹模的厚度已定為：40mm
卸料板厚度?。?mm
彈簧外露高度：（45.5-13.5）=32mm
腳輪模具的閉合高度：35+40+8+8+40+32+1=164mm
所以 H閉=164mm
腳輪模具閉合高度滿足Hmin+10 H閉 Hmax-5,故認為合適。
腳輪模具的動作過程（如圖2-6）
工作時，將毛皮條料放入彈性卸料板3上，有擋料銷定位，上模下行，沖孔凸模6進行沖孔，同時落料凹模10完成落料動作，上模繼續下行時，翻邊成型模11與凸凹模14進行翻邊。滑塊運行到下死點，對工件進行整修。飛步腳輪沖壓工序完畢后開模，如工件滯留在下模，有橡膠將工件頂出，如工件滯留在下模，有頂出器頂出。
第6章 腳輪模具主要零件結構設計的分析
6.1沖孔凸模設計：
根據飛步腳輪沖壓件的的形狀和尺寸，沖孔凸模采用整體式的直通式（主要由于腳輪模具安裝的空間限制而采用直通式），截面形狀是圓形，刃口形狀為平刃。
凸模材料：Cr12MoV
由于沖件形狀已決定了橫向尺寸和形狀，所以在一般情況下，凸模的強度是足夠的，但是，對于特制細長的凸模和板料厚度大的情況，才需要進行壓應力和彎曲應力的校核，檢查其危險面尺寸和自由長度是否滿足強度要求。
壓應力校核公式：
圓形凸模 ≥ 4tτ/[ σ ]
非圓形凸模 ≥ F/[ σ ]
彎曲應力的校核：
圓形凸模 非圓形凸模
無導向裝置 ≥ 95 /
425
帶導向裝置 ≥ 270 /
1200
式中：dmin － 凸模最小直徑 (mm)
T － 材料厚度 (mm)
I －材料抗剪強度 (MPa)
Amin － 凸模最窄處的截面積 (mm2)
F － 沖裁力
T － 凸模材料許用壓力 (MPa)
D － 凸圓最小直徑 (mm)
I － 凸模最小截同的慣性矩 (mm4)
沖孔凸模是直通式最小直徑是19.3mm,進行沖裁的板料厚度為1mm 。既不屬于細長桿，又不屬于板料厚的零件，所以凸模的強度足夠不需進行壓應力和彎曲應力的校核。
沖孔凸模的固定方式，采用螺釘吊裝固定。直通式凸模為方便固定板型孔的加工，則采用M7/h6的基軸制過渡配合。
6.2落料凹模的設計
凹模是在飛步腳輪沖壓過程中，與凸模配合直接對沖制件進行分離或成型的工作零件。
凹模的材料選取：Cr12MoV
刃口形式 選用刃口，根據沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及腳輪模具的具體結構決定，采用刃口形式為直通式。
凹模外形尺寸 凹模的外形尺寸是指其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般為圓形和矩形兩種。因沖裁件屬于中小型工件，故采用圓形凹模。
由于沖裁時凹模受力狀態比較復雜，目前還不能用理論方法精確的計算，必須中和考慮各方面因素，在實際生產中首先采用經驗公式確定.
凹模的高度和厚度通過經驗公式計算。
凹模高度計算公式： h = k×d
= 0.35×43.55
= 15.24（mm）
凹模厚度計算公式： c = (1.5 ~ 2)h
= (1.5 ~ 2)×15.24
= 22.86 ~ 30.48 （mm）
式中： h — 凹模高度（mm）（ 15mm）
k — 系數
d — 最大直徑（mm）
c — 凹模厚度（mm）,（ 30 ~ 40mm）
由于結構需要選取凹模高度h = 40 mm，凹模厚度c = 37.5 mm。
落料凹模的固定方法 采用上模固定板固定，與固定板采用H7/m6過渡配合，上端帶臺肩，以防拉下。
6.3凸、凹模的設計
復合模中同時具有落料凹模和沖孔凹模的作用的工件零件。
凸凹模工作面的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。因此從強度方法考慮，其壁厚應受最小值限制。凸、凹模壁厚于腳輪模具結構有關：當腳輪模具采用正狀結構時，內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當腳輪模具為倒裝結構時，若內孔為直通形刃口形式，且采用下漏料方式，則內孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。
不積聚廢料的凸凹模的最小壁厚：
1）、對黑色金屬硬材料約為工件料厚的1.5倍，但不小于0.7 mm。
2）、對有色金屬和軟材料的工件約等于工件料厚，但不小于0.5 mm。
積聚廢料凸凹模的最小壁厚：
目前一般按經驗數據確定，倒裝復合模的凸凹模最小壁厚列于表2-7。
表2-7 倒裝復合模的沖裁凸凹模的最小壁厚
料厚t(mm) 0.4 0.5 0.6 0.7
最小壁厚a(mm) 1.4 1.6 1.8 2.0
料厚t(mm) 0.8 0.9 1.0 1.2
最小壁厚a(mm) 2.3 2.5 2.7 3.2
軸蓋沖模采用倒裝復合模，沖裁凸凹模內孔有廢料積聚，經查表，最小壁厚為2.7。由工件圖可知，凸凹模的壁厚為10mm大于最小壁厚，滿足要求。（如圖2-5）
上部的成型凸凹模屬于不積聚廢料的凸凹模。故最小壁厚約等于工件料厚。即：最小壁厚為1.0mm，凸凹模的壁厚為2.3mm大于最小壁厚，滿足要求。（如圖2-5）
2.6.4翻邊成型模的設計
翻邊成型模是凸凹模的一種，故設計與凸凹模相似。屬于不積聚廢料的凸凹模，故最小壁厚約等于1.0mm，成型模的壁厚為5.0mm大于最小壁厚，滿足要求。（如圖2-4）
固定方法：采用與落料凹模H7/K6的過渡配合，在與上模固定板配合。
第7章 腳輪模具圖樣設計
7.1繪制腳輪模具總圖（見附圖）
7.2繪制非標零件圖（見附圖）
第8章 腳輪模具裝配與調試
8.1對于導柱復合模裝配，應以凸凹模作為裝配基準件。先將裝有凸凹模的固定板用螺栓和銷釘安裝、固定在指定的模座的相應位置上；再按凸凹模的內形裝配、調整沖孔凸模固定板的相對位置，使沖孔凸、凹模間的間隙趨于均勻，用螺釘固定；然后再以凸凹模的外形為基準，裝配、調整落料凹模相對凸凹模的位置，調整間隙，用螺釘固定。
再安裝其它的零件。
安裝順序：
1、組件裝配
模架的組裝，模柄的裝入，凸模及凸凹模在固定板上的組裝
2、總裝配
先裝上模，再以上模為基準裝下模
3、調整凸凹模的間隙
4、安裝其它輔助零件
5、檢查、試件
8.2腳輪模具裝配過程見下頁表
裝配過程：
序號 工序 工藝說明
1、 檢查零件及組件 檢查沖模各零件及組件是否符合圖樣要求，并檢查凸凹模間隙的均勻程度，各輔助零件是否配齊
裝配上模 1、先將模架組裝好，即推板13放入上模座7內型腔，打桿14與模柄15的組合體放入上模座里并用螺釘16固定。
2、把落料凹模10、成型模11裝入上模固定板4中，再將其磨平。將頂出器12裝入與成型模11相配。沖孔凸模6有螺釘18固定在墊板上，使其與頂出器12配合間隙均勻，并保證其垂直度，打入銷釘17。
3、墊板8、上模固定板4和上模座7用內六角螺釘20固定連接，用凸凹模24對沖孔凸模6和落料凹模10、成型模11初找正其位置，進行調整，緊固螺釘20。
4、按上模固定板4上的螺紋孔配作上模各零件的螺紋過孔。
5、拆開后分別進行擴孔、鉸孔，然后再用螺釘連接起來，用壓板壓緊，鉆銷孔，打入銷釘。
3、
裝配下模 1、在下模座1的內型腔放入橡膠28和卸料板26，凸凹模24裝入下模固定板30，保證其同軸度。壓料器25、頂桿27裝在凸凹模24上。
2、將其凸凹模24、下模固定板30、壓料器25、頂桿27的組合體與下模座1、橡膠28、卸料板26的組合體安裝，用螺釘29固定。
3、合上沖模，使凸凹模24的間隙均勻，進行調整。緊固螺釘，用壓板壓緊，鉆銷孔，打入銷釘23。
4、安裝彈壓卸料板3，卸料螺釘22，彈簧21，進行調整使彈性卸料板與下模座平行。
5、安裝其它零件。
4、 試沖與調整 1、切紙試沖
2、裝機試沖
致謝詞
通過這次的腳輪模具設計，深刻感受到理論與實踐相結合的重要性，使我對腳輪模具有了更深的了解，尤其是對冷沖模的發展、分類、結構組成及工作原理。實際制作腳輪模具更是一項艱難的工作，很多工作都是靠經驗的，也學到了書本上是學不到的。
這段日子里，我覺得自己過的很充實。學到了很多知識，不僅掌握了許多新的知識，并且對專業知識加深了鞏固，這一切都離不開老師們的指導，經常詢問我們畢業設計的進展情況，以及有何困難，不斷指導，在此我向老師致以最真誠的感謝！
通過畢業設計雖然使我得到了很大的收獲，但是對于我初學者來說，經過查閱了大部分的資料，對于真正的腳輪模具設計來說是有限的，是欠缺的。因此，在我們的設計圖紙和說明書中，存在著很多不足之處，希望老師在審閱時，給予指證，幫助我們更好的進步
在此次畢業設計的過程中，曹鳳江老師給了我很大的幫助，提出了許多中肯的意見和幫助，在此表示衷心的感謝！
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