沖壓模畢業(yè)設計[共47頁]

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1、沖壓模具畢業(yè)設計 第一章 緒 論 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的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（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。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，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。沖壓的基本工序分為分離工序和成形工序兩大類。 與機械加工及塑性加工的其它方法相比，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(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。 (1) 沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓

2、設備來完成加工，普通壓力機的行程次數(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(shù)百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。 （2）沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。 （3）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，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。 （4）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(jié)能的加工方法，沖壓件的成本較低。 但是，沖壓加工所使用的模具一般

3、具有專用性，有時一個復雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。 沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，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。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。 沖模是沖壓加工工藝的裝備之一，被廣泛地運用在汽車、飛機、電機、儀表以及在國防工業(yè)中。沖壓工藝具有生產效

4、率高、生產成本低、材料利用率高、能成形復雜零件，適合大批量生產的優(yōu)點，在某些領域已取代機械加工，并正逐步擴大其工藝范圍。因此，沖壓技術對發(fā)展生產、增強效率、更新產品等方面具有重要的作用。但同時，沖壓技術的推廣受到投入成本低，模具成本高，不適應中小生產規(guī)模的特點。但是總的說來，隨著我國經濟實力的進一步加強，模具行業(yè)，包括沖模一定會得到更普及地應用。 隨著沖壓工藝的廣泛應用于國民經濟中，再加上隨著數(shù)控技術和機械CAD/CAM的發(fā)展，沖模的發(fā)展更加迅速。它以生產率高、成本相對低廉被廣泛應用。外國的沖壓模發(fā)展水平相當高，無論是設計還是制造，都達到較高的水平。以精確的定位，合理的工藝，連續(xù)

5、加工精度很高的薄臂零件。而國內模具行業(yè)的起步較晚，基本上以單模為主，因此，加工精度還不夠高。 沖模的設計包括沖裁模設計、彎曲模設計、拉伸、脹形等模具的設計。沖模的設計也用到材料學、機械設計、工程材料、特種加工等方面的知識。因此它是一門綜合性很強的學科 經過了幾個多月的學習，設計，繪圖，我學會了沖裁的機理，沖壓的基本理論；理解了沖裁力，卸料力等工藝參數(shù)的確定；熟悉了沖裁模的結構，內部的結構零件及其設計的控制點；同時對于彎曲模、沖孔模、拉深模、落料模的結構能夠熟悉了解。 本次設計零件加工包括了沖孔、落料、和彎曲的加工。通過對沖孔模、落料模、彎曲模的學習，分析和比較了各加工工藝方案

6、，完成了模具總體的結構分析，進行毛坯尺寸、排樣、工序尺寸、沖壓壓力、壓力中心、模具工作部分尺寸等工藝計算。繪制了裝配草圖并進行零部件初步選用設計,然后確定外形尺寸,選擇沖壓設備,繪制總的裝配圖和零件圖。 落料和沖孔都屬于沖裁模。沖裁模是從條料、帶料或半成品上使材料煙規(guī)定的輪廓產生分離的模具，隨著科學技術的發(fā)展，沖壓技術也向高速化、自動化、精密化的方向發(fā)展。沖裁模一般分為簡單模、級進模、和復合模。簡單模在國內應用比較廣泛，它是在壓力機的沖壓行程中完成一次沖裁工藝。簡單模也分為無導向簡單模、導板式簡單模，和導柱式簡單模；級進模是在單工序沖模基礎上發(fā)展的一種多工序、高效率沖模。在壓力機一

7、次沖程中，級進模在其有規(guī)律排列的幾個工位上分別完成一部分沖裁工藝，在最后工位沖出完整的工件。由于級進模是連續(xù)沖壓，因此生產效率高，適用于大規(guī)模生產，但是因為其結構復雜，定位要求比較嚴格，因此說制造成本高。復合模是指在壓力機的一次沖壓行程中，經一次送料定位，在模具的同一部位可以同時完成幾道沖裁工序的模具稱為復合模。復合模同連續(xù)模一樣，也是在簡單模的基礎上發(fā)展的一種較先進的模具。與連續(xù)模相比，沖裁模沖裁件的位置精度高，對條料的定位精度要求低，復合模的輪廓尺寸較小。復合模雖然生產效率高，沖壓件精度高，但模具結構復雜，制造精度要求高，適用于生產批量大，精度要求高，內外形尺寸差較大的沖裁件。

8、 本次設計零件的材料是電工純鐵（DT4），適用于冷沖壓加工。如何安排合理的加工工藝，確保生產的效率最高，同時也能滿足零件的加工要求。這是整個設計的重點。在該零件的加工中，包括了沖孔，落料，以及彎曲等冷沖加工。沖孔屬于沖裁加工的一種。沖裁模的結構比較簡單，沖裁過程分為彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段。其斷層直接關系到沖裁加工質量的好壞，一般的，斷面分為四個特征區(qū)，即圓角帶，光亮帶，斷裂帶，和毛刺。我們必須有合理的沖裁模的間隔來保證良好的特征帶的分布。沖裁模有刃口尺寸、沖裁力等工藝參數(shù)的確定。在設計本零件的沖孔和落料加工時，須首先確定其力學性能，然后設計主要零件，完成結構草圖，最后完成裝配

9、圖。 彎曲是將金屬材料完成一定的角度、曲率和形狀的沖壓工藝方法。通常彎曲加工的材料有板料、棒料、管材和型材。彎曲有回彈的現(xiàn)象，因此回彈會降低彎曲件的精度，是在彎曲加工中不易解決的問題，因此在設計的時候必須考慮這個問題，例如可以考慮通過利用回彈規(guī)律補償回彈，改變彎曲變形區(qū)應力狀態(tài)校正回彈等。在了解了彎曲加工的特點及工藝參數(shù)后，安排了加工的合理工序，熟悉各種模具結構。進而完成零件設計和結構設計，繪制零件工作圖。 在沖壓模的設計過程中，還必須考慮到模具的成本，因此在進行選材，結構設計時，必須盡量不設計形狀復雜的結構，同時采用鑲嵌式代替整體式的結構。針對模具的定位要求高的特點，

10、在零件的設計中必須要有比較高的加工精度要求?？偟囊痪湓挘仨氃谟懈叩哪＞邏勖蜐M足加工精度要求的基礎上，盡量降低模具材料的成本，簡化模具的結構，這樣才能有利于這個行業(yè)在我國的發(fā)展。 本次所設計產品如下圖所示： 技術要求： 1. 材料：電工純鐵 （DT4） 2. 材料厚度：1.5mm 3. 生產批量：大量生產 4. 未標注公差：按IT14級確定 第二章 工藝性分析 2.1 材料的性能分析 電磁純鐵（DT4）也叫電工純鐵(electrical pure iron)或阿姆科鐵，它的碳含量為0.22％～0.44％，雜質總含量一般<0.4％，是

11、最早應用的軟磁材料。由于它μ0Ms高，矯頑力(Hc)低，磁導率較高，加工性、成型性和焊接性好，制造工藝簡單，成本低等，至今仍大量應用，它還可用作合金的原料，故總用量達工業(yè)純鐵的80％。電磁純鐵的主要缺點是電阻率(ρ)低，不到0.1μΩ?m，當用于交流條件下就會產生大的渦流損耗，所以這種純鐵主要用于直流或低頻磁化條件下的電器、儀表中的磁性元件、電子管零件、直流電機和大型電磁鐵的鐵心，以及繼電器的銜鐵、磁屏蔽罩等。它的抗拉強度 σb 230 ， 斷面收縮率 ψ 75%。 2.2 落料沖孔工藝性分析（如圖2-1） 圖2-1 2.2.1 沖

12、裁件的內孔和外形的轉角工藝分析 沖裁件的內空和外形應避免尖角，各直線或曲線的連接處后有適當?shù)膱A角轉接，如圖 r = 0.25，從而便于模具加工減少熱處理開裂，減少沖載時尖角處的崩刃和磨損。據(jù)《模具設計與制造》北京大學出版社謝 北主編p30查得用工純鐵類沖載最小圓角半徑r≥0.15t，將數(shù)據(jù)代入即r≥0.225，而本工件最小圓角半徑是0.25，滿足要求。 2.2.2 沖載件上凸出的懸臂和凹槽盡量避免沖件上過長的凸出懸臂和凹槽，懸臂和凹槽也不宜過小，其許可值b≥1.5t，lmax=5b，代入數(shù)據(jù)b≥2.25，lmax=11.25，見圖1中b與l均符合。 2.2.3 沖載件空隙邊緣之間的距離受

13、模具的強度和沖載件質量的制約，其值不應過小，一般要求a≥（1-1.5）t，a1＞（1.5-2）t，由圖1所示：a=4.2，a1=4.2，故符合要求。 2.2.4 沖孔時最小最小凸模校核：沖孔時因受凸模強度的限制孔的尺寸不應太小否則凸模易折斷或壓彎。用無導向凸模和有導向的凸模所能沖制的最小尺寸。查表《模具設計與制造》謝 北主編p31表2.5，d≥0.8t，本工件d=3.6遠大于0.81.5=1.2. 2.3 彎曲的工藝性分析 （1）彎曲件最小相對彎曲半徑為保證彎曲外層材料不致彎裂，即要求相對彎曲半徑不小于某一極限值，即為相對彎曲半徑。查《沖壓成型技術》康俊遠主編表4-2查得最小相對彎曲半徑

14、rmin／t的數(shù)值為1，本工件的最小相對彎曲半徑1.5/1.5=1，符合要求 （2）彎曲件的直邊厚度H≥2t，見圖所示H≥3，符合彎曲工藝要求。 2.4 沖載件的精度與粗糙度 沖載件的經濟公差不高于IT14級，一般落料公差等級最好低于IT10級，沖孔件公差等級最好低于IT9級，由表3-5可得落料公差,沖孔公差分別為0.40，0.08，而沖件落料公差與精度沖孔公差分別為0.5，0.15，由表3-6得孔的中心距公差0.15而沖件孔中心距最高精度公差為0.25，因此可用一般精度的沖載，普通沖載即可以達到要求。由于沖載件沒有斷面粗糙度的要求，我們不必考慮。 2.5 沖裁間隙的確定 已知板料

15、厚度t =1.5mm，凸凹模材料初定為：T10A 根據(jù)《沖壓成型技術》 康俊遠主編P31 表3-4 沖裁模初始的雙邊間隙值 =0.132 =0.24 2.6 工藝方案的確定 2.6.1零件方案概述 該沖裁件包括落料、沖孔、彎曲、起伏成型等工序?？刹捎玫臎_裁方案有單工序沖裁，復合沖裁和級進沖裁三種，但零件屬于大批量生產，若采用單工序模需要模具數(shù)量較多，生產率低，費用較高，故不予采用。用復合?？梢允箾_件的精度和平值度得到保證，生產率也較高，但應零件的孔邊距較小，模具強度不能保證。用級進模沖裁時，生產率高，操作方便，通過合理的設計可以達到較好的零

16、件質量和避免模具強度不夠的問題。根據(jù)以上分析，該零件采用級進模沖裁工藝方案。 2.6.2方案種類 該工序包括落料、沖孔、彎曲、起伏成形等工序，可有以下三種工藝方案 方案一：落料、沖孔復合模----對稱彎曲----起伏成形-----鉆孔，攻絲。 方案二：落料、沖孔連續(xù)模----直角彎曲----起伏成形----鉆孔，攻絲。 方案三：落料、沖孔、起伏成形連續(xù)模----直角彎去----鉆孔，攻絲。 2.6.3方案的比較 采用第一種方案，容易保證工件平直度，但要求孔邊距較大，模具強度不能保證，且凸凹模復雜，難以加工。采用對稱彎曲生產效率高，但由于采用剖切模時剖切線不是直線，剖切模復雜，定位

17、較難，不易保證工件精度。 采用第二種方案，孔邊距較大，且由于工件較小，采用落料、沖孔連續(xù)模可以較好的保證精度和質量，但由于工序較多，尤其在做最后起伏成形時，成形力太小較難選擇壓力機。 第三種方案，比較而言第三種方案工序緊湊，可減少多余的成形工序，只需兩套模具，節(jié)約材料，成本較低。 經過以上方案的比較，本套模具采用第三種方案。 第三章 沖壓模具工藝與設計計算 3.1 排樣的分析及計算 本沖裁件采用有廢料直排（如下圖3-1） 圖3-1 查搭邊值，根據(jù)《模具設計與制造》謝昱北主編P38表2.13查得 a=

18、1.5 a1=1.8 計算工件展開長度，從而計算條料寬度。 彎曲件展開長度的計算： 查表《沖壓成形技術》表4-5的系數(shù) k=0.32 又已知r =1.5 工件展開長度 L = L1+L1+L3+πα（r+kt） =28.8+1.2+9.2+6+ = 48.3 mm 步距的長度 b = [ s+(0.05~0.1)] = 13.60 mm 條料的寬度 根據(jù)《沖壓工藝與模具設計》華北航天工業(yè)學院鐘毓斌主編 查P63表2-14 側刃余量b1及出端導料間隙，查得b1=1.5。P62表2-14剪板機下料公差Δ=0.6 下料寬度 B=（D+2a1

19、+nb1） = (48.3+3.6+3) = 54.9 3.2 材料利用率的計算 工件一個步距外形輪廓面積S總 S總 = S1 + S2 + S3 S1 = + (9.2-0.707)12 + =166.2 mm S2 = (1612) + (12.810) + (1.21.4) 2 =323.36 mm S3 = 3.110 = 31 mm S總 = S1 + S2 + S3 = 166.2 +323.36 +31 =520.56 mm 材料的利用率為 η = 100% = 100% = 69.72% 3.3沖壓力的計算 3.3.1沖裁力

20、的計算 周長的計算 L總 = L工件 + 2L側刃 + L沖孔 L工件 = （0.39+1.2+1.4+1.2+0.785+3.05）2 +（16+1+12.7）2 +（8.2+1.414）2 + 18.84 + 6.2 =119.72 mm L側刃 = 13.6 mm L沖孔 = 11.30 mm L總 = L工件 + 2L側刃 + L沖孔 =119.72 + 213.6 + 11.30 = 158.22 mm F沖 = Ltσb = 158.22101.51023010 = 54.585 KN 3.3.2起伏成形力

21、的計算 查《沖壓成形技術》康俊遠主編 F成型 = AKt = (24.71 + 12.56) 1001.5 = 4.24 KN 3.3.3卸料力的計算 F卸 = 0.05F沖 = 0.0554.585 = 2.73 KN F總 = F沖 + F卸 + F成型 = 54.585 + 4.24 + 2.73 = 61.55 KN 3.4 壓力中心的設計計算 （如下圖3-2） 1=13.6 A1（-27.9，-25.95） 2=119.72 A2 ( 13.6, 0) 3=11.30

22、 A3（13.6， 12.3） 4=13.6 A4（12.9，25.95） 5=4.71 A5（-3.25，-16.65） 6=4.71 A6（3.25，-16.65） 7=12.56 A7（13.6，-18.65） 圖3-2 壓力中心= == - 8.4 壓力中心= == - 1.4 壓力中心為：（壓力中心，壓力中心）=（-8.4，-1

23、.4） 3.5 壓力機的選用 F總=61.55KN 參照《材料成型設備》機械工業(yè)出版社王衛(wèi)衛(wèi)主編，初選J21-63型曲柄 壓力機，其技術參數(shù)如下表： 標稱壓力 Fg/10KN 6.3 標稱壓力行程 Sg/mm 3.5 滑塊 固定行程 S/mm 50 滑塊 調節(jié)行程 S/mm 50/6 標稱壓力行程次數(shù) n/次mmˉ1 160 快速型 標稱壓力行程 Sg/mm 1 快速型 滑塊行程

24、 S/mm 20 快速型 標稱行程 —— —— 快速型 次數(shù)(不小于) n/次mmˉ1 350 最大封閉高度 固定和可損 H/mm 170 最大封閉高度 活動臺最低 H2/mm —— 最大封閉高度 活動臺最高 H1/mm —— 封閉高度調節(jié)量 △H/mm 40 標準型 滑塊中心到機身距離 C/mm 110 標準型 工作臺尺寸左右 L/

25、mm 315 標準型 工作臺尺寸前后 B/mm 200 標準型 工作臺孔尺寸左右 L1/mm 150 標準型 工作臺孔尺寸前后 B1/mm 70 工作臺孔尺寸直徑 D1/mm 110 磨柄孔尺寸（直徑*高度） 磨柄孔尺寸（直徑*高度） Ф3050 3.6 刃口尺寸的計算 3.6.1工件外形輪廓尺寸的計算，由于工件外形輪廓較復雜，故采用配做法加工。（如圖3-3） 由圖所示輪廓尺寸分為A、B、C三類，其中磨損系數(shù)取X = 0

26、.5 圖3-3 A類尺寸的計算 Ad = (A- XΔ) A1 = (1.4 – 0.50.75) = 1.365 A2 = (16.1 – 0.50.2) = 16 A3 = ( 10.1 – 0.50.2) = 10 A4 = (12.1 – 0.50.2) =12 A5 = (50.46 – 0.50.1) = 50.41 B類尺寸的計算 Bd = (B+ XΔ) B = (0.45 + 0.50.1) = 0.50 C類尺寸的計算 Cd = C + C1 = 8.5 = 8.50.01

27、3 Cd = (C + 0.5Δ) C2 = (0.2 + 0.50.05) = 0.2250.006 外形輪廓尺寸因采用“配作法”加工，故不需要計算出凸模的尺寸及公差。外形輪廓落料凸模按凹模來修配，保證單面最小合理間隙 = = 0.066即可。 3.6.2沖孔工序外形尺寸計算。 由于該孔為原型孔較簡單，易保證加工精度，故采用“互換”加工法來計算凸凹模刃口尺寸。 沖孔工序的凸模為基準件，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證模具在一定范圍內磨損后，仍能沖出合格零件。凹模刃口尺寸則按凸模尺寸加上最小間隙值確定。 計算公式 dp= (d+ XΔ

28、) dd = (dp + Z) 由于沖裁件的精度要求為IT14，查表得出磨損系數(shù)X= 0.5 按照經驗，再取σd和σp時可以采用“四六”分原則確定σd和σp值。 既 σd = 0.6(Z- Z) = 0.6(0.24 –0.0132) = 0.0648 σp = 0.4(Z- Z) = 0.4(0.24 – 0.0132) = 0.0432 代入以上公式 dp =(d+ XΔ) =（3.6 + 0.50.5） = 3.625 dd = (dp + Z) = (3.625 + 0.132) = 3.757 3.6.3起伏成形凸凹模工作尺寸的計算 由于在本工件中

29、有起伏成形而形成的三個“凸臺”，所標注的均為外形尺寸，所以在確定凸凹模尺寸時可以借用落料沖裁的刃口尺寸計算公式，并加以修改使其符合起伏成形的實際。 對于小凸包外形尺寸Φ Dd =（Dmax-x△）= （1.5-0.50.05） = 1.475 由于小凸包內形沒有要求，又考慮其外形較小，所以考慮其壁厚為t=0.25. = 所以 = 大凸包的尺寸計算： = =3.95 由于大凸包不光標注了外形同時也標注了內形，綜合考慮其壁厚t=0.5. = =2.95 第四章 模具的總裝圖與各部分的設計 4.1 連續(xù)?？傃b圖 （如圖4-1）

30、 圖4-1 連續(xù)?？傃b爆炸圖 （如圖4-2） 圖4-2 4.2 凹模的設計計算 4.2.1材料及熱處理 由于沖裁需要大批量生產，但工件精度要求一般，初選9Mn2V鋼。9Mn2V鋼屬于低合金工具鋼，淬透性，耐磨性，淬火變形均比碳素工具鋼要好。它是在碳素工具鋼的基礎上主要用Mn來合金，以提高鋼材ude淬透性，同時加入Si或V。9Mn2V鋼油粹時的臨界直徑為40mm，在170℃硝鹽中淬火的臨界直徑也有30～40mm，如果不一定要求模具整體淬透，油淬時尺寸可放寬。

31、9Mn2V可用于制造冷沖模，落料模，彎曲模等。可代替碳素工具鋼堿浴淬火及部分代替含Cr合金工具鋼，它的耐磨性優(yōu)于T10，和CrWMn相近，若T10鋼的耐磨能力為1，則9Mn2V的為6.5，CrWMn的為7.9。所以用后兩者代替目前廣泛采用的T10，不僅可以減少熱處理變形，還可提高模具壽命，對于中小型模具可采用9Mn2V。 凹模硬度 60～64 HRC 熱處理 淬火 4.2.2凹模結構和尺寸的確定 （如圖4-3和圖4-4） 圖4-3 圖4-4 凹模結構采用整體式柱形筒

32、形凹模 凹模厚度的確定 采用經驗公式 H = Kb 式中 b — 最大型孔尺寸 K — 厚度系數(shù) (如下表) t b 0.5 >0.5～1 >1～2 >2～3 >3 ≤50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 ﹥50～100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ﹥100～200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ﹥200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 已知凹模型孔最

33、大長度是 55.9 mm 由上圖查得 厚度系數(shù) K = 0.28 H = Kb = 0.2855.9 = 15 mm 由厚度再來確定總長和總寬度 L值得確定 小型模具 L = （1.5～2）H凹 中、大型模具 L = （2～3）H凹 已知 H = 15 mm且是小型模具，故采用L = 1.75 H凹 = 1.7515 = 26.25mm 螺釘孔至模板邊緣的距離 查表《沖壓手冊》機械工業(yè)出版社，鄭家賢主編P253 表5-12 從凹模外緣至螺孔的最小允許尺寸 查得 a大 = 1.13d a小 = 1.13d 四周四個緊固螺釘采用d10的圓柱頭內六角螺釘，其基本尺寸參

34、見國標 GB/T70.1-2000 (單位：mm) 代入數(shù)據(jù) a = 11.3 mm 左右兩個緊固螺釘采用d8的圓柱頭內六角螺釘 代入數(shù)據(jù) a小 = 1.138 = 9.04 a = 1.138 = 9.04 所以凹模外緣到螺孔的最小允許直徑為9.04 mm 4.3 凸模的設計計算 （如圖4-5） 圖4-5 4.3.1 側刃的設計 采用側刃的種類及材料 根據(jù)《沖壓模具設計實用手冊》機械工業(yè)出版社，鄭家賢主編 P282 表5-43 定距側刃的結構尺寸 （GB/T 7684.1—1994） (單位：mm)

35、選用IB型定距側刃 B = 8 , a = 2 材料： 9Mn2V 熱處理硬度： 58～60 HRC 如圖4-6所示: 圖4-6 4.3.2落料及沖孔凸模的設計 材料：9Mn2V 熱處理： 淬火 硬度：58～62 HRC 凸模長度的確定 凸模長度的計算跟總裝配圖的結構而定，參見前面的連續(xù)模裝配圖。 彈性橡皮自由高度的計算： H = 其中 t — 板料厚度 h — 預壓縮量 取3 mm — 凸模進入凹模的深度 取2.5 mm (其深度一般為2～3 mm) H = = = 28 mm 所以彈性橡皮的自由高度為28 mm

36、凸模長度 L = h1+h2+h3+h4+h 式中： h1——凸模固定板的厚度取20mm h2——彈性橡皮的厚度算出28mm h3——卸料板的厚度取12mm h4——導料板厚度取6mm h ——凸模進入凹模的深度以及凸模的修模量取3mm L = 20+28+12+6+3 =69mm 由于凸模采用反鉚合磨平來裝配，故凸模長度還需加1mm的反鉚余量。 所以 L總=69+1 = 70mm 4.3.3 起伏成形凸模的確定： 依沖載件圖紙“凸包”高度為0.6mm，且由凸模小易磨損加上磨損余量0.05，所以確定起伏成形凸模長度比落料孔凸模長0.65. 所以 L

37、=（70+0.05） =70.65 4.4 確定各主要零件結構尺寸 模具的工作零件，定位零件，壓料和卸料零件，導向零件，連接和緊固零件，彈簧，橡膠等要首先按冷沖模具國家標選用，若無標準，可先選用再進行設計。對于小而長的沖頭，壁厚較薄的凹模等還需要要進行強度校核。設計計算確定了凹模的結構尺寸后，可根椐凹模周界選用模架。模具的閉合高度，輪廓大小，壓力中心應與選用設備相造應 4.4.1導料板，承料板 本套模具中的導料板在進料處為15度的傾角，以方便送料，另外由于采用的是雙側刃定距定位，所以要在導料板上開出放置擋料塊的梯形槽，還要有側刃的凹模，為保證精度宜將上下面磨平。承料

38、板用4個螺釘將其與導料板緊固。（如圖4-7） 圖4-7 4.4.2卸料板，卸料螺釘 卸料板的尺寸 LB 120mm120mm，彈壓卸料板的外形一般與同方向上的固定板的外形一致；固定卸料板一般與凹模外形一致。查《冷沖模設計指導》得厚度 Hx =12 mm。其成形孔基本與凹模刃口的形狀相同。（如圖4-8） 圖4-8 4.4.3彈性元件 彈性橡皮自由高度為 H = = = 28 mm 材料厚度t為15mm，預壓縮量h為3mm，凸模進入凹模深度為2.

39、5mm。如圖4-9所示： 圖4-9 4.4.4凸模固定板 凸模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為凹模的0.6~0.8h,h為凹模的厚度,這里取0.8h,即0.8X15=12mm,根據(jù)核準選取板的規(guī)格為LXBXH=120X120X12;凸模與凸模固定板的配合為H7/n6,裝配可通過銷釘定位,螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角,由以上可得凸模固定板的零件圖，如圖4-10所示: 圖4-10 4.4.5模架 對角導柱模架，中間導柱模架，四角導柱模架的

40、共同特點是，導向裝置都是安裝在模具的對稱線上，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，所以要求導向精確可靠的都采用這3種結構形式，但因對角導柱模架上，下模座，其工作平面的橫向尺寸L一般大于縱向尺寸B，常用于橫向送料的級進模，縱向送料的單工序?；驈秃夏！⒄諊鴺薌B/T2855，2—1990，因凹模尺寸為120 mm X120 mm，并考慮壓力機的最大封閉高度是170，故選取長，寬為125 mm X 125 mm，上下模座厚度分別為35 mm X40 mm。如圖4-11所示： 圖4-11 4.4.6 模柄: 經認真考慮，宜采用壓入式模柄。壓入式模柄與

41、上模座孔采用H7/m6過渡配合，并加銷釘以防止轉動。以下圖為壓入式模柄結構尺寸,并結合本模具實例標出尺寸與及其形狀與位置公差，因上模座的高度是35mm，且已知壓力機上的模柄孔是Ф30X50 mm。參照機械標準JB/T 7646，1—1994，單位mm，選取基本尺寸d=30的模柄，其余尺寸參見圖4-12。 圖4-12 4.4.7導柱導套 本套模具采用的是A型導柱，參照GB/T2861，1-1990，并結合實際需要采用了d=22的導柱，導套與導柱配用d=22。其尺寸如圖4-13所示：

42、 圖4-13 4.4.8 緊固螺釘，卸料螺釘及銷釘?shù)牧慵D 如圖4-14所示： 圖4-14 4.5 壓力機的校核 （1）公稱壓力的校核，根據(jù)初選的壓力機J21-6.3，查得其技術參數(shù)為63KN的標稱壓力。本套模具的總沖壓力前面已算出F總=61.55KN 故公稱壓力得以校核。 （2）做功校核：設備在設計時所依據(jù)的工件變形工為A1，對A1的計算不同的類型的壓力機有不同的算法，如通用曲柄壓力機是以一個典型沖載力為依據(jù)，而冷壓機則是以一個典型擠壓力為依據(jù)。如果我們選擇的壓力機類型是與所

43、進行的沖壓工藝相對應，則設備做功可不校核，如在通用曲柄壓力機上進行沖載，在拉深壓力機上進行拉深；若在通用曲柄壓力機上進行拉深，擠壓復合工序等，則需進行設備做功校核。 （3）行程次數(shù)：行程次數(shù)為45次/min。因是手工送料且為大批量所以行程次數(shù)不能太大。參見曲柄壓力機技術參數(shù)表可得以校核。 （4）工作臺面尺寸的校核：查得所選模架底座LB=125125.壓力機技術參數(shù)中工作臺面尺寸為LB=315200，可知符合要求。 （5）滑塊模柄孔尺寸：滑塊上模柄孔直徑是Φ30，模柄孔深為50，而所選的模柄夾持部分長度為45mm。所以符合要求。 （6）閉合高度的校核：由壓力機技術參數(shù)可知：Hmax=17

44、0，M=40，所以壓力機閉合高度范圍是130-170mm，而模具的閉合高度（參見裝配圖）為164mm，可以安裝到壓力機上，符合要求。 第五章 沖壓模具零件加工工藝的編制 5.1 凹模加工工藝過程 如表5-1所示 表5-1 凹模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成125mmX125mmX20mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工

45、劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線 6 鉗工 加工好凸模,配作沖孔凹模達要求 7 銑 銑漏料孔達要求 銑床 8 鉗工 鉆，鉆沉孔，攻絲，鉆 鉆床 9 熱處理 淬火,回火,保證HRC60~64 10 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床 11 線切割 按圖切割各型孔,留0.005~0.01單邊研量 線切割機床 12 鉗工 研光各型孔達要求 13 檢驗 5.2凸模加工工藝過程 如表5-2-1,5-2--2,5-2-3所示 表5-2-1 落料凸模加工工藝過程

46、 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成53mmX16mmX60mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸 6 鉗工 加工好凹模,配作落料凸模達要求 7 熱處理 淬火,回火,保證HRC58~62 8 鉗工 磨各配合面達要求 9 檢驗 表5-2-2 沖孔凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 備棒料φ10mmX

47、60mm 2 熱處理 退火 3 車外圓 車外圓達配合尺寸 車床 4 車工作尺寸 車工作尺寸達要求 車床 5 倒角 倒角達要求 車床 6 鉗工 拋光達表面要求 7 熱處理 淬火,回火,保證HRC58~62 8 鉗工 磨平上下表面達要求 9 檢驗 說明:凸模按表5-2-2加工. 表5-2-3 起伏成形凸模加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 備棒料Ф4.2mmX58mm和Ф1.6mm58mm 2 熱處理 退火 3 磨 留0.005~0.0

48、1單邊研量 外緣磨床 4 鉗工 倒角達要求 5 鉗工 拋光達表面要求 6 熱處理 淬火,回火,保證HRC58~62 7 鉗工 磨平上下表面達要求 9 檢驗 5.3卸料板加工工藝過程 如表5-3所示 表5-3 卸料板加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成125mmX125mmX15mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷孔位

49、置劃漏孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔,保證雙面間隙0.5mm 線切割機床 7 鉗工 鉆鉸2Xφ6.8,攻絲 鉆床 8 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床 9 鉗工 研光各型孔達要求 10 檢驗 5.4凸模固定板加工工藝過程 如表5-4所示 表5-4 凸模固定板加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成125mmX125mmX15mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保

50、證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔,保證配合尺寸 線切割機床 7 鉗工 鉆鉸8Xφ10,4個緊固螺釘孔攻絲，鉆4Ф8銷釘孔 鉆床 8 鉗工 鉚接處倒角 9 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床 10 鉗工 研光各型孔達要求 11 檢驗 5.5上模座加工工藝過程 如表5-5所示 表5-5 上模座加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準上模座 2 熱處理 退火 4 平磨 平磨上下平面達要求 平面

51、磨床 5 鉗工 劃螺孔,銷孔位置劃模柄孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔,保證配合尺寸 線切割機 7 鉗工 鉆鉸8Xφ10,鉆沉孔，4個緊固螺釘孔攻絲，鉆4Ф8銷釘孔 鉆床 8 鉗工 研光各型孔達要求 9 檢驗 5.6下模座加工工藝過程 如表5-6所示 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準下模座 2 熱處理 退火 4 平磨 平磨上下平面達要求 平面磨床 5 鉗工 劃螺孔銷孔位置劃模柄孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔 線切割機 7 鉗工 鉆，攻絲，鉆

52、鉆床 8 鉗工 研光各型孔達要求 9 檢驗 表5-6 下模座加工工藝過程 5.7導料板加工工藝過程 如表5-7所示 表5-7 導料板加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準導料板 2 熱處理 退火 3 鉗工 劃螺孔,銷孔位置 4 鉗工 鉆鉸4Xφ5,攻絲 鉆床 5 鉗工 按圖加工與擋料銷的配合處達要求 6 檢驗 第六章 彎曲模的設計 6.1 彎曲模的設計要點 彎曲件的工序安排對彎曲模的結構、產品的精度影響極大。為了滿足工件的質量要求，在

53、確定彎曲件的工序安排和設計模具結構時，應合理定制工藝，遵循彎曲過程中的變形規(guī)律，除了需要綜合考慮模具結構設計原則外，同時還必須注意以下幾點。 6.1.1彎曲件工序的安排 （1）對于形狀簡單的彎曲件，如U形、V形、Z形工件等，可以采用一次彎曲成形。對于形狀復雜的彎曲件，則一般需要采取二次或多次彎曲成形。 （2）對于批量大且尺寸小的彎曲件，為使操作方便、定位準確和提高生產率，應盡可能采用級進模或復合模。 （3）需進行多次彎曲時，彎曲次序一般是先彎兩端，后彎中間部分。前次彎曲應考慮后次彎曲有可能的定位，后次彎曲不能影響到前次已彎曲成形的形狀。 6.1.2彎曲工序和模具尺寸的確定 應充分考

54、慮沖壓件的尺寸和形狀，然后確定彎曲工序的順序。 （1）對沖壓件的工藝進行總分析，確切的評價沖壓件整體結構的合理性和采用工藝過程的的可行性。對彎曲角和彎曲次數(shù)多的沖壓件、非對稱形狀的沖壓壓件，要分析所采用工藝的可靠性；對有孔或有切口的沖壓件等，要注意由于彎曲的作用特別容易引起變形或出現(xiàn)的尺寸誤差。這時，最好是在彎曲之后再作沖孔和切口。 （2）計算出沖件的毛坯展開長度，以此計算毛坯的長度，在已設計好的彎曲模上作試彎曲，然后經過修正，將毛坯的展開長度最后確定下來。這樣就可以得到最終要求的尺寸的沖壓件。因而，先是要進行彎曲模的設計制造，然后再確定下料模的精確尺寸。 （3）制備毛坯時，應盡量使后續(xù)

55、彎曲工序的彎曲線與材料軋制方向成一定的夾角。對于需進行多次彎曲的零件，一般應選用沖壓行程方向作為零件的彎曲方向。 （4）選取比彎曲力噸位稍大的設備，對與些相適應的模具大小、高度、行程長度等作出考慮。特別是為了保證形狀及尺寸必須設計校平模的某些場合，此校平模就要做得既結構簡單又要牢固可靠，能夠承受足夠大的壓力。 6.1.3 毛坯的可靠定位 毛坯的定位必須能迅速而準確地進行，盡可能水平放置，并要考慮到以下各點： （1）在彎曲開始時，毛坯就應定位良好，穩(wěn)定可靠。為防止彎曲過程中毛坯可能發(fā)生的偏移，這時在模具上除了有放置毛坯的定位板（銷）以外，還必須考慮因滑動所引起的偏移而采取的必要措施。

56、如利用工件上的孔來定位等方法。如果無孔可供定位時，則可考慮采用工藝孔來定位。 如果無法設置工藝孔時，則可采用定位尖、頂桿或V形頂桿。 （2）對于一般零件的彎曲，大多以毛坯的外形作為粗定位，然后用凸模上的導正銷作精確定位的方法。它適合于平而厚的板料的彎曲，其沖壓件的精度好，生產效率也高。 （3）選取彎曲加工中不發(fā)生變形的部位來定位。在萬不得已的情況下要使用已發(fā)生變形的部位來定位時，要有不妨礙材料移動的結構。 （4）當工藝上要求多道工序時，各工序要有同一定位基準。 （5）對于厚板的場合，要特別注意使定位板不致與端面的毛刺相干擾。 （6）在壓彎過程中，必須考慮到防止毛坯滑動的可能性。

57、（7）為有利于提高彎曲件的精度，在必要時，彎曲件可添加工藝連接帶（這部分材料在彎曲后再將其切除）或采用對稱彎曲。 6.1.4控制毛坯產生嚴重的局部變薄或變形不足 模具結構應使毛坯的變形盡可能是純彎曲變形，以免產生大量的局部變形。但是，在彎曲線的周圍，如果沒有足夠的成形區(qū)，就不能準確地獲得沖壓件所要求的形狀。 6.1.5彎曲區(qū)的校正和回彈 對于校正彎曲， 在彎曲結束時，使工件彎曲部分與相接觸的工作部分之間應能得到校正。 由于彎曲件的回彈，因此在彎曲模的結構設計時應考慮到制造和試模時能修正凸模和凹模工作部分的幾何形狀及補償?shù)目赡堋? 同時，應考慮到在維修時有消除磨損影響和補償回彈

58、的可能性。 6.1.6毛坯上受力分析 作用在毛坯上的外力要盡量對稱，以避免在變形過程中毛坯產生錯移 對于變曲工序的模具設計，同樣也需要考慮模具的受力狀態(tài)和壓力中心的問題， 如果壓力中心選擇不當或受力不均勻，都會使沖壓件造成偏斜和偏移。其實，諸如彎曲時的偏移就是此類模具也需要考慮模具壓力中心的一個例證。 6.1.7 沖壓件的取出裝置 沖壓件的取出必須能迅速安全地進行，必須使卸料方便，通常使用頂出裝置、壓縮空氣吹出裝（用于小件）等。彈簧式頂出裝置多與壓料裝置并用。 6.1.8注意操作的安全 （1）充分注意操作者的手不能進入危險區(qū)域。 （2）對于特長件的彎曲，應注意伸出模具以外的毛坯

59、端部在變形過程中的路徑，不能使之進入操作者的位置區(qū)域。 6.1.9模具的標準化 與其它類型的模具一樣，彎曲模也要盡可能做到標準化。 6.2 彎曲力的計算 本套模具中按“L”形彎曲公式計算彎曲力，參見《沖壓工藝與模具設計》華北航天工業(yè)學院出版社鐘 主編。 = =(0.65-0.8) 式中 B—— 彎曲長度（mm） T—— 板料厚度（mm） —— 板料的抗拉強度（MPa） —— 彎曲凸模圓角半徑（mm） =(0.65-0.8) =0.8 =1380 (N) 彈簧的選用: 彈簧的選用首先要算出壓料力，并以此根據(jù)查國標確定彈簧類型 根據(jù)經

60、驗公式： =K K取0.05 =0.051380N = 69N 以為依據(jù)查《沖壓手冊》機械工業(yè)出版社鄭家賢主編P486表B-4選用彈簧，彈簧的外徑D=12，鋼絲直徑d=2，節(jié)距3.3，最大工作負荷的總變形量F/mm=0.6，最大工作負荷的總變形量0.98，最大工作負荷=156N，有效圈數(shù)為7。 6.3 彎曲模的結構總裝圖 如圖6-1所示 圖6-1 彎曲模的總裝爆炸圖：如圖6-2所示 圖6-2

61、6.4 彎曲模凸、凹模設計 彎曲模的凸，凹模均采用局部鑲塊式，并用緊固件固定，以節(jié)約模具鋼。為達到一定的校正回彈的目的，在凹模旁增加一擋塊。如圖6-3所示 材料：凸，凹模采用T10A鋼，除底座用HT200外，其余均用一般鋼材Q235 模柄：旋入式模柄。 圖6-3 6.5. 后續(xù)加工的完成 在起伏成形所形成的的凸臺上鉆通孔并攻M2.5的螺紋，首先用數(shù)控鉆床根據(jù)經驗用的鉆頭在凸臺中心鉆通孔，然后再攻M2.5的螺紋。 沖裁和彎曲的詳細圖紙見附頁 第七章 總 結 歷經兩個月的畢業(yè)設計即將結束，敬請

62、各位老師對我的設計過程作最后檢查。 在這次畢業(yè)設計中通過參考、查閱各種有關模具方面的資料，請教工廠中極具經驗的模具設計人員和工人師傅以及各位老師有關模具方面的問題，特別是模具在實際中可能遇到的具體問題，使我在這短暫的時間里，對模具的認識有了一個質的飛躍。使我對沖壓模具設計的各種成型方法，成型零件的設計，成型零件的加工工藝，主要工藝參數(shù)的計算，產品缺陷及其解決辦法，模具的總體結構設計及零部件的設計等都有了進一步的理解和掌握。模具在當今社會生活中運用得非常廣泛，掌握模具的設計方法對我們以后的工作和發(fā)展有著十分重要的意義。 從陌生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個人學習事物所必經的一般過程，我對

63、模具的認識過程亦是如此。經過兩個月的努力，我相信這次畢業(yè)設計一定能為四年的大學生涯劃上一個圓滿的句號，為將來的事業(yè)奠定堅實的基礎。 在這次設計過程中得到了工廠設計人員和王老師等各位老師以及許多同學的幫助，特別是王老師的悉心指導，使我受益匪淺。在此，對關心和指導過我各位老師和幫助過我的同學表示衷心的感謝! 參 考 文 獻 1、《模具設計與制造》 謝昱北主編 北京大學出版社， 2005. 2、《沖壓成型技術》 康俊遠主編 北京理工大學出版社， 2008. 3、《沖壓模具設計實用手冊》 鄭家賢主編 機械工業(yè)出版社， 2005. 4、《沖壓

64、工藝與模具設計》 鐘毓斌主編 華北航天工業(yè)學院， 2005. 5、《實用沖壓模具設計手冊》 鄭可锽主編 北京宇航出版社， 1990. 6、《冷沖壓模具圖集》 齊衛(wèi)東主編 北京理工大學出版社，2007. 7、《機械制圖》 郭紀林 余貴英主編 大連理工大學出版社， 2005. 8、《互換性與技術測量》 韓進宏主編 機械工業(yè)出版社， 2006. 9、《模具制造工藝學》 胡彥輝主編 重慶大學出版社， 2006. 10、《機械設計手冊》 成大先主編 北京化學工業(yè)出版社， 1994. 11、《金屬學與熱處理原理》劉北興主編 哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2005. . - 47 -