某型號接線盒支架沖壓模具設計【盒形拉深件】【說明書+CAD】

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D2模具材料成為一種被廣泛采用的工具鋼應用在沖壓成形的產業(yè)。然而,它被發(fā)現(xiàn)是不適合先進的高強度鋼沖壓(展現(xiàn)出等級(DP，TRIP,等等)因為過度磨損,韌性的問題。好幾次一直試圖找到對模具耐磨性的解決方法，包括開發(fā)不同的模具材料,涂料和表面強化工藝。不同的磨損狀態(tài)根據(jù)不同豐富的沖壓磨損試驗方法開發(fā)不同的應用軟件。然而,他們要么不能反映實際沖壓件條件或要求特殊的、粗笨的昂貴的準備工作,不適用小空間,像是實驗室環(huán)境。例如,在pin-on-disk測試Rabinowicz1995年,Blau和Budinski 1999年、模具材料(一個非常小的形狀)是在與同樣的工件表面(金屬板材)整個過程中,測試時間不真實地代表實際沖壓零件運行情況,因為在每個沖壓過程中模具材料會不停地接觸新的板料表面(即,新接觸的表面)。此外,相對于實際的沖壓條件下,接觸表面面積為在實驗臺上很小。SRV (Schwingung Reibung Verschlei: 往復式的摩擦磨損)測試儀是一種多種構造的小型的測試形式。同樣的沖壓表面,金屬板材的磨損在接觸的期間整個測試Wan et al. 1995; Hardell 2007.同樣的，抗扭抗壓實驗(TCT) Lenard, Medley, 和 Schey 1996; Costello and Riff 2005 基于重復接觸軌道在同一片材表面,它被發(fā)現(xiàn)適合比較測試變量(比如潤滑劑)而不是獲得絕對測量磨損Dalton 2002。同樣,在負載掃描儀測試中, 一個定置試驗圓柱體被使用作為一個工具樣本，這是與另一個旋轉的圓柱體有聯(lián)系的金屬板材的磨損。Podgornik, Hogmark, and Pezdirnik 2004 在這項測試中,同樣的接觸表面反復被掃描在每個周期;然而,在真正的沖壓操作模具/沖壓機在不斷接觸從未接觸過的空白的表面。另一方面,其他磨損試驗測試就像（a）拉拔工藝 Attaf et al. 2002; Boher et al. 2005（b）U型彎管/深沖壓Sato 和 Besshi 1998; Schedin 1994; Nilsson, Gabrielson, 和 Stahl 2002（c）去表面Schedin 1994; Jonasson et al. 1997; Hortig 和 Schmoeckel 2001（d）拉深壓邊筋Sanchez1999（e）結合拉拔和擠壓Dalton 2004（f）在一定的彎曲度的帶狀壓力Schedin 1994; Eriksen 1997是更能代表實際的沖壓條件。然而他們冗長(例如，15-70公里帶狀材料長度是必須的結合拉拔、剝去拉伸試驗) 昂貴的,并且要求特別的安排就像特別的狹縫線圈、大型測試領域和額外的設備液壓鉗夾,印刷機,卷取機 / 完全卷取機等。隨著越來越多新的需求輕質材料引入到汽車的身體組件、更新和替代沖壓材料、涂料、表面處理、改進、潤滑油成為必要確保模具壽命延長,減少成本的費用和提高產品的質量。準確、快速測試所有可能的組合沖壓材料,涂覆及表面處理使用現(xiàn)有的耐磨試驗方法并不是可行的從時間、成本和可靠性上來說。本研究的主要動機是建立一個測試系統(tǒng),提供可靠的結果,在快速地模擬/控制參數(shù)高達可能真正的條件。測試系統(tǒng)提出了消除重復接觸通過持續(xù)去除表面問題沒有新的/通過表面金屬板材工具/沖壓樣品對表面產生的影響。提出了一項研究的結果關于不同的基板材料的效果,最近推出了工具鋼常規(guī)工具鋼DC 53,進口SKD 11(等價的1.2379 AISI D2 / DIN),冷鍛造工具剛DRM 3 DRM 51、對模具磨損沖壓條件下DP 600造成了金屬板材的抗磨損能力。測試系統(tǒng),實驗條件,模具材料、詳細介紹了金屬工具板材的性質。實驗測量和計算結果描述，根據(jù)結論和建議討論未來的發(fā)展方向。測試形式另一個沖壓磨損試驗方法體系在發(fā)展迅速的前提下可以準確的評估磨損性能來選擇模具材料,發(fā)現(xiàn)新的沖壓件材料。早期的設計和比較現(xiàn)有的沖壓磨損試驗方法方式進行了討論，作者的研究Cora, Usta, 2007,簡單介紹了最新的測試系統(tǒng)如下:這套沖壓磨損試驗方法體系是基于使用的精密和得到控制垂直運動的加工中心(Haa VF-3 CNC)x,y,z軸線上（沒有主軸旋轉)。一個稱重傳感器裝在通過主軸固定器上測試沖壓樣品的磨損程度。AHSS未加工薄片用夾具固定在了X-Y軸的沖壓臺上。CNC是一個沖模精確沖壓樣品和單向的加工/清潔AHSS上未加工的金屬板材的一種控制程序。正常的是發(fā)生在和摩擦力沖壓,未加工表面記錄時的測試。圖二顯示的是沖壓樣品尺寸和一個實際的圖片和穿軌道未加工的金屬板材。實驗程序和測試材料在每個沖壓測試樣品在2.2公里跟蹤下正常重量的平均距離滑動速度與220N 0.33m/s利用上述系統(tǒng)。DP 600(雙向,600MPaUTS)未加工的金屬板材330x330x1mm被用于測試?；瘜W對模具和未加工金屬板材測試涂層材料硬度的組合, 在沖壓未加工金屬板材的硬度的程度見表格1到表格4.DC 53沖壓樣品在1030C下進行淬火,然后回火1小時在550C溫度下。應用;熱處理后沖壓樣品經過機加工,最終尺寸通過熱處理(TD)鍍膜工藝。TD樣品一個熱處理后再鍍膜工藝的改進性能。最后的程序是為零件的樣品拋光。實驗結果以及分析沖壓樣品的性能評估基于以下衡量(1)質量損失,(2)表面輪廓(粗糙度)(3)微觀的評價。信息有關表面接觸表面粗糙度、沖壓樣品(Ambios XP-1, Ambios Tech., CA), 一種表面拋光儀。所有的測量隨著測試在正常的范圍內變化。3至6個月的數(shù)據(jù)顯示接觸表面的顯微組織試驗材料之前和之后的測試結果。滑動方向在接觸上是無法以確認的表面在 DRM 3 樣本上除過幾乎不能看得見軌道。具體的磨損率(k)用來評估耐磨損性能。它的定義是如下:k=v/s*FnV代表耐磨性,s代表滑動距離,Fn應用正常負荷,代表具體的磨損率(mm3 / N.m)。明確的磨損速率測試樣品圖7給出。較小的值代表更高的磨損阻力和可以推斷出沖床關于執(zhí)行DRM 3、和DRM 51是相類似的,這略高于DC 53,略小于SKD 11。對重復目的,三次重復進行的檢驗DC 53樣品。從反饋中獲得真實的結果在圖7中加以描述,其他的方案沒有重復進行。該涂料沒有完全從基材上去掉在重復測試后,更說明了了測試結果的一致性。這個測試是我們所有測試中的一項測試。不同基質硬度的影響DC 53材料,效果不同的涂料類型對DC 53板上耐磨材料進行了試驗研究 Cora 和 Ko. 2008a,b?？傮w上來說,增加質量損失在預想著著同樣的材料隨著接觸正常的力量/應力得出了結合基體材料測試涂料類型前就表現(xiàn)的更好測試樣品。表5和6顯示平均平方表面粗糙度值,然后才能實驗。同樣,圖8描繪表面平均的變化粗糙度值(Ra)用誤差線。平均和以及平方根在變化趨向粗度數(shù)值是相同的，而且這在大部份的情形下是一種預期的情形。表面粗糙度值(Ra,Rq)為沖模樣品接觸面進行了改善當比較了表面粗糙度值和以前的測試結果之后。在測試審查中驗證了改進的表面粗糙度的時候摩擦系數(shù)的變化。特別是,摩擦系數(shù)樣品SKD 11沖壓樣品作為測量0.04(平均值)。人們注意到的摩擦系數(shù)隨著負荷而增加。摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性可以被解釋為板材上表面材料的移動的程度。SKD 11是日本的標準金屬工具材料被人們知道作為與AISI D2(DIN 1.2379)等價的材料。它一直是最常用的工具在寒冷的沖壓鋼鐵材料的成型、落料、修剪,和校準在過去的三四十年。當形成先進的高強度鋼,使用D2作為一種工具/模具材料問題造成過多材料表面質量缺陷因為過度磨損的問題。其他經常遇到的問題如縮短刀具壽命,工具的意外損壞,生產損失的出現(xiàn)。這些問題為鋼模材料和表面處理技術在工業(yè)中替代選擇開始了探索。一些合金鋼和制成粉狀的生產工具鋼的發(fā)展為增長的工具壽命，減少的磨耗問題。作為以前的研究報告的作者Cora和Koc 2008a D2是在沖壓測試中沒有涂層保護磨損最少的工具鋼模具材料的選擇。與不耐磨的性能相反，D2工具鋼,擴展工具的磨損壽命涂保護層增加其壽命Miller 2008. 類似的改善性能用于SKD 11樣品在測試之后?？山邮艿纳舷薜木唧w磨損工程滑面速度為1x10-6 mm3 /m.N。所有的測試樣品表現(xiàn)良好和給出的數(shù)值相比較van der Heide et al. 2006.總結及未來研究基本材料的影響對沖壓模具耐磨程度通過四種不同的鋼抵抗先進的高強度鋼板DP 600。該測試系統(tǒng)能夠快速、性價比高、可靠的磨損阻力評估,特別是對沖壓使用的材料進行先進的高強度鋼板材測試。實驗結果表明,組合基體材料及涂層技術應用它能顯著地改變的耐磨性,表面未刷漆的性能材料。最佳的硬度涂料基體材料技術應用是其它重要的因素績效的提升?？梢砸姳?、基質硬度值不同測試材料從57到62,然而,對測試的沖壓樣品進行分析,兩個的優(yōu)缺點是難以區(qū)分的。它也是一個值得采用涂料測試材料的性能明顯提高前一個測試階段的經驗。應用TD涂料,兩次獨立的過程，熱處理前和鍍膜工藝。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）中期報告題目：某型號接線盒支架沖壓模具設計系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 王雨蒙 學 號 B07020321 導 師 樊亞軍 2011年 3 月 15 日撰寫內容要求（可加頁）： 1. 設計（論文）進展狀況翻譯了外國文獻（利用一種新的沖模磨損試驗方法體系測試對基本材料磨損性能的影響）。查閱了一些沖壓技術的相關資料，重點關注了本設計的關于排樣，沖裁，沖孔，拉伸等工藝。得出如下的一些數(shù)據(jù)：普通碳素鋼Q235-A，未經退火，抗剪強度：310-380 MPa.抗拉強度：440-470 MPa伸長率：21-25%。屈服點：240 MPa。做了相關的數(shù)據(jù)計算如下：如圖所示，材料厚度t=3mm，零件高度H=13mm，未標注圓角都為3mm。l 確定拉伸次數(shù)：一次拉伸成形的條件（1）拉伸高度H（0.3-0.8）B.（2）盒子轉角的圓角半徑r=(0.05-0.2)B.（3）底部圓角半徑r （2-4）t。根據(jù)所定的參數(shù)，以上條件滿足，所以此零件可以一次拉深成形。l 計算毛坯的形狀及尺寸：將低盒形拉深件展開，計算尺寸：本次設計中，工件圖帶凸緣，取修邊余量為0.4mm，所以計算: 所以代入數(shù)據(jù)得： L=13+3-0.436=13.42mm R=12.32mmR取12.32mm所以尺寸80和50展開長度計算分別為：L1=74+13.422=100.84mmL2=46+13.422=72.84mm分別取值為101mm和73mm。l 材料利用率的計算：一個步距內的材料利用率：/BS100%式中： A一個步距內沖裁件的實際面積；B條料寬度；S步距；一個步距內沖裁件的實際面積，CAD軟件-工具-查詢-面積：A=7687mm2所以一個步距內的材料利用率：=BS100% =768715775100%=65.28%根據(jù)計算結果知道選用直排材料利用率可達65.28%，滿足要求。2. 存在問題及解決措施在確定毛坯尺寸及確定毛坯形狀的時候出現(xiàn)了一些不太理解的問題。由于這個零件是盒形的拉深，不是回轉體，比較特殊，所以在計算其毛坯尺寸的時候計算方法較為繁瑣，有一種為作圖法這個作圖法在計算毛坯尺寸的時候相當繁瑣，后來經過查閱很多本資料解決了這個問題，通過計算的方法去解決，從而避開了較為繁瑣且不太準確的作圖法。在排樣方式上是不是可以選擇無間隙排樣。零件面積的計算比較繁瑣，對沖裁的面積不好確定。3. 后期工作安排第九周至第十二周：對各套沖壓模具機構尺寸、強度等進行具體計算。第十三周至第十六周：繪制沖壓模具機械工程圖及相應零件圖，完成畢業(yè)設計論文，做好畢業(yè)答辯準備。 指導教師簽字： 年 月 日注：1. 正文：宋體小四號字，行距22磅；標題：加粗 宋體四號字2. 中期報告由各系集中歸檔保存，不裝訂入冊。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計(論文)開題報告題目： 某型號接線盒支架沖壓模具設計系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化專業(yè) 班 級 B070203班 姓 名 王 雨 蒙 學 號 B07020321 導 師 樊 亞 軍 2010年 11 月 29 日61、畢業(yè)設計（論文）綜述：由于冷沖壓有許多突出的優(yōu)點，因此，在機械制造，電子電器等各個行業(yè)中，都得到了廣泛的應用。大到汽車的覆蓋件，大多是由冷沖壓方法制成的。目前，采用冷沖壓工藝所獲得的沖壓制品，在現(xiàn)代汽車，拖拉機，電機電器，儀器儀表及各種電子產品和人們日常生活等方面，都占有十分重要的地位。在電子產品中，沖壓件的數(shù)量占零件總數(shù)的85%以上。在飛機。導彈，各種槍彈與炮彈的生產中，沖壓件所占的比例也相當大。人們日常生活中的金屬制品，沖壓件所占的比例更大，如鋁鍋，不銹鋼餐具，搪瓷盆，都是冷沖壓制品。今年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，一些多內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG,PRO/E等國際通用軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。近年來，隨著工業(yè)和高科技產業(yè)的飛速發(fā)展，我國沖壓模具的設計與制造能力已經達到較高的水平，雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍然有很大差距，這主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都存在較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段反面已基本達到了國際水平，模具結構功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產化進程中前進了一大步，但在制造質量，精度，制造周期等反面，與國外相比還存在一定的差距。隨著我國經濟的騰飛和產品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應進入了高速發(fā)展的時期，據(jù)中國牌模具工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2003年我國模具工業(yè)總產值約為145億元，年均增長14%。另據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產廠點以超過20000家，從業(yè)人員有60多萬人，模具年產值在1億元以上的企業(yè)已達十多家?？梢杂鲆娢覈洕母咚侔l(fā)展將對模具提出更為大量，更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型精密，復雜，長壽命的模具。同時要求模具設計，制造生產周期達到全新的水平。2、 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施本課題的研究內容為某型號接線盒支架沖壓模具設計，要求是1。能沖出符合技術要求的工件。2。能提高生產率。3。模具制造和維修方便。4。模具有足夠的壽命。5。模具易于安裝調整，且操作方便，安全，模具裝配圖一張，零件圖若干張，設計計算說明書一份。零件圖如下：擬采用的研究方案：材料的選擇，沖壓設備的選擇，排樣的設計，分析制件的沖壓工藝性，制定合理的工藝方案，根據(jù)工藝方案設計相應的模具，選擇合理的沖壓類型及結構等。擬定的工藝方案：方案一：落料，沖裁出零件毛坯料；拉深，加工接線盒中間40*32的盒形凹槽；沖孔，分別沖直徑為10的孔和直徑為6的孔。方案二：落料，沖裁出零件毛坯料；沖孔，分別沖直徑為10的孔和直徑為6的孔；拉深，加工接線盒中間40*32的盒形凹槽。方案三：落料，沖裁出零件毛坯料；使用級進模具。三種方案優(yōu)缺點分析如下：方案一：使用簡單沖裁模具，結構簡單，易于制造和維修，沖裁件的精度也較高,不受送料誤差影響,內外形相對位置一致性好,沖件表面較為平整,適宜沖薄料。但由于都是單件完成一個工序，所以效率較低，步驟較多。方案二：由于先使用的是沖孔，而后使用拉伸工藝，會導致孔的變形程度較大，尺寸與位置難以保證。方案三：多工位級進模在壓力機的一次行程內能完成多個工序(包括落料,拉伸,沖孔),所以生產效率高,并容易實現(xiàn)操作機械化和自動化,尤其適用于單機上實現(xiàn)現(xiàn)代化,可采用高速壓力機生產,操作安全,工人的勞動強度低,模具強度較高,壽命較長。但是通用性較差,僅適用于中小型零件的大批量生產,模具制造與價格都較高,要求沖床的運動精度高,剛度好,振動小,對沖壓的運動精度高,板料的要求高,模具結構復雜,制造精度高,調試,維修困難,價格昂貴。3、 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作本課題主要是對某接線盒的支架進行沖壓模具設計，根據(jù)圖示，重點與難點在于中間40*32的盒形凹槽的加工，首先要根據(jù)設計的一些參數(shù)的確定來計算拉伸的次數(shù)，其次在拉伸后要保證其精度，以及沖孔之后孔的精度。近期我的主要工作是查找相關資料，補充自己在沖壓模具設計中的知識，同時對零件結構、尺寸進行認真分析。4、完成本課題的工作方案及進度計劃第一周至第三周：做畢業(yè)設計準備工作，查找相關資料，補充設計知識，確定加工方案做好開題答辯工作。第四周至第八周：根據(jù)前期補充的知識，進行模具結構的簡單設計，完成中期報告。第九周至第十二周：對各套沖壓模具機構尺寸、強度等進行具體計算。第十三周至第十六周：繪制沖壓模具機械工程圖及相應零件圖，完成畢業(yè)設計論文，做好畢業(yè)答辯準備5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日注：1. 正文：宋體小四號字，行距22磅。2. 開題報告由各系集中歸檔保存。參考文獻：【1】王孝培主編.沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990【2】沖壓模具設計與制造.劉建超、張寶忠主編.高等教育出版社【3】模具設計與制造簡明手冊(第二版).馮炳堯編.上?？茖W技術出版社【4】李碩本主編. 沖壓工藝學. 北京：機械工業(yè)出版社，1982【5】模具實用技術叢書編委會.沖壓設計應用實例.北京：機械工業(yè)出版社，1994【6】高鴻庭，劉建超主編.冷沖壓設計及制造.北京：機械工業(yè)出版社，2002【7】沖模圖冊李天佑主編.北京：機械工業(yè)出版社，2002【8】丁松聚主編. 冷沖模設計.北京：機械工業(yè)出版社，1994【9】成虹主編.沖壓工藝與模具設計. 北京：高等教育出版社，2000【10】李天佑主編. 沖模圖冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1988【11】國家技術監(jiān)督局.沖模模架. 北京：中國標準出版社，1991【12】中國機械工程學會鍛壓學會編.鍛壓手冊 第2冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1993【13】Friction factor measurement for sheet metal forming.Xu, S.C. 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Source: Finite Elements in Analysis and Design, v 42, n 13, p 1137-1149, September 2006XXXX 大學 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：某型號接線盒支架沖壓模具設計 系 （別）： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1230203 學 生： XXXX 學 號： 123020321 指導教師： XXXX 2011 年 05 月 I 某型號接線盒支架沖壓模具設計 摘 要 本文設計了某型號接線盒支架的沖壓模具，由于這個零件不屬于回轉體零件， 中間有一個盒形的支架，所以在計算毛坯尺寸的時候比較困難，因為展開形狀不是 很規(guī)則，所以計算出毛坯尺寸很關鍵。 這個零件需要制造出來設計了三套模具，分別為落料模具，拉深模具，沖孔模 具。 本設計中介紹了某型號接線盒支架沖壓模具工藝分析工藝方案的分析和制定， 排樣圖的設計，總的沖壓力計算及壓力中心的計算，刃口尺寸的計算，凸模、凹模 或凸凹模結構設計以及其他沖模零件的結構設計，繪制模具裝配圖和工作零件圖， 編寫設計說明書，制作工作零件機械加工工藝過程卡，注意凸、凹模的配合加工。 有關工藝參數(shù)的計算，如：沖裁力、卸料力的計算。沖孔模具結構設計中有關于非 標準件的計算與設計等等。 關鍵詞：凸模；凹模；工藝；裝配圖. II A certain type of junction box base stamping mould design Abstract This paper introduces the design of a certain type of stamping mould boxes base , Because the parts does not belong to axially symmetrical parts , There is a box shape among the base , So in the calculation of blank dimensions is difficult , Because spread shape is not very rules, so calculate blank dimensions is a key point. The parts that need to be made out three sets of mould design , Separately for blanking mold, deep drawing mould, punching die. In this design introduced a certain type of junction box base stamping mould design ,the craft plan formulation, arranges the specimen map design, the always ramming strength computation and the center of pressure computation, the cutting edge size computation, the spring, the rubber computation and selects, the raised mold, the concave mold or the convex-concave mold structural design and all that die the components structural design, draws up the mold assembly drawing and the work detail drawing, the compilation design instruction booklet, fills in the work components machine-finishing technological process card, raised pays attention to, the concave mold coordinate processing. The calculation concerning craft parameter, such as: Hurtle to cut the dint and unload the calculation of anticipate the dint. The blunt bore molding tool structure designs the medium calculation and the design etc. concerning not standard piece. Key Words: Positioning；Punchedhole；Flection； Convex； Cave mold. III 目 錄 1 緒 論 .1 1.1 沖壓技術概論 .1 1.2 我國模具技術的發(fā)展趨勢 .2 1.3 本課題的來源及主要任務 .3 2 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結構類型 .5 2.1 工件零件 .5 2.2 工藝分析 .5 2.3 確定工藝方案模具結構類型 .6 3 落料模具結構設計 .9 3.1 工件分析 .9 3.2 工藝計算 .9 3.3 排樣及條料寬度及確定步距 .12 3.4 材料利用率的計算 .13 3.5 計算總沖壓力 .15 3.6 壓力中心的計算 .15 4 落料模的主要零部件設計 .17 4.1 凹模的設計 .17 4.2 凸模的尺寸及制造精度 .17 4.3 凹凸模間隙 .17 4.4 凹模的結構形式 .18 5 落料模輔助零部件設計 .19 5.1 擋料銷 .19 5.2 導料銷 .19 5.3 卸料板 .19 5.4 導向零件 .19 5.5 連接與固定零件 .20 IV 5.5.1 上下模座 .20 5.5.2 模柄 .20 5.5.3 螺釘與銷釘 .20 5.6 落料模壓力機的選擇 .20 5.7 模具裝配圖的繪制 .21 6 拉深模和沖孔模的設計 .22 6.1 拉深力和沖孔力的計算 .22 6.1.1 拉深力的計算 .22 6.1.2 沖孔力的計算 .22 6.1.3 拉深次數(shù)的計算 .23 6.1.4 拉深凸模和凹模尺寸的計算 .23 6.1.5 沖孔凹模和凸模尺寸的計算 .25 7 結論 .26 7.1 總結 .26 7.2 體會 .26 參考文獻 .27 致 謝 .28 畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 .29 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 .30 V 主 要 符 號 表 Ra 表面粗糙度 L 周長 彎曲帶中心角 X 、K 系數(shù) t 材料厚度 S 步距 r 半徑 B 寬度 A 面積 材料利用率 Z 沖裁模初始雙面間隙 強度 F 作用力 n 件數(shù) h 高度 A 凸、凹刃口尺寸 t 凸模制造公差 a 凸模制造公差 dt 凸模刃口尺寸 da 凹模刃口尺寸 VI 沖裁件制造公差 P 彎曲沖壓力 C 間隙系數(shù) 1 緒論 1 1 緒 論 1.1沖壓技術概論 日常生產、生活中所使用到的各種工具和產品，大到機床的支架、機身外殼， 小到一個螺絲、紐扣以及各種家用電器的外殼，無不與模具有著密切的關系。模具 的形狀決定著這些產品的外形，模具的加工質量與精度也就決定著這些產品的質量。 因為各種產品的材質、外觀、規(guī)格及用途的不同，模具分為了鑄造模、鍛造模、壓 鑄模、沖壓模等非塑膠模具，以及塑膠模具。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產業(yè)，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是 高新技術產業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工 業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”德國則認為是所有工業(yè)中的 “關鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力 ” ，同時也 是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密” ，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產業(yè)年產值 達到 13000 億日元，遠遠超過日本機床總產值 9000 億日元。如今，世界模具工業(yè)的 發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占 50%， 塑料模具約占 33%，壓鑄模具約占 6%，其它各類模具約占 11%。 隨著科學技術的進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，沖壓加工技術的應用愈來愈廣泛， 模具成形已成為當代工業(yè)生產的重要手段。 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（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。 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。沖壓是一種先進的 金屬加工方法，在國民經濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。與機械加工及塑性加工 和其它方法相比，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： 沖壓一般沒有切削碎料產生，材料的消耗較少利用率高，一般為 70%85%，易 實現(xiàn)機械化和自動化. 在形狀和尺寸精度方面的互換性較好。一般情況下可直接滿足裝配和使用要求, 或很難得到的，如薄殼件. 被加工的金屬在沖壓加工過程中產生加工硬化，金屬內部組織得到改善，機械 強度有所提高，所以沖壓件剛度強度較好. 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 1 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 2 沖壓時由模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓材料的表面 質量，而模具的壽命一般較長，所以沖壓件的質量穩(wěn)定，互換性好，具有“一模一 樣”的特征. 在大量生產的條件下，產品的成本低，經濟效益較高. 沖裁過程能耗較低。 由此可見沖壓制得的零件具有表面質量好重最輕成本低的優(yōu)點。所以沖壓在現(xiàn) 代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多的 采用沖壓方法加工產品零件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家 電及輕工業(yè)等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當?shù)拇?，少則 60%以 上，多則 90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在大多 數(shù)也被質量輕剛度好的沖壓件所代替。有些機械設備往往以沖壓件所占比例的大小 作為評價結構是否先進的指標之一。 工業(yè)發(fā)達國家對冷沖壓生產工工藝的發(fā)展是很重視的.不少國家(如美國、日本 等)模具工業(yè)產值己超過機床工業(yè)。從這些國家鋼材構成可以看出冷沖壓的發(fā)展趨勢。 鋼帶和鋼板占全部品種的 67%，充分說明沖壓這種加工方法己成為現(xiàn)代工業(yè)生產的 重要手段和發(fā)展方向。 沖壓技術的發(fā)展特征是： 沖壓成形科學化、數(shù)字化和可控化； 突出“精、省、凈“三大優(yōu)勢； 沖壓成形可以實現(xiàn)全過程控制； 產品從設計開始即進入控制，考慮工藝； 沖壓生產的靈活性和柔性。 1.2我國模具技術的發(fā)展趨勢 當前，我國工業(yè)生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情 況下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質理好、價格低。因此，模具 工業(yè)的發(fā)展的趨勢是非常明顯的。 模具產品發(fā)展將大型化精密化 模具產品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產要求的一模多腔(如塑封 模已達 到一模幾百腔)使模具日趨大型化。隨著零件微型化，以及模具結構發(fā)展的 要求(如多工位級進模工位數(shù)的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原來的 5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度公差要求 在 1m 以下，這就要求發(fā) 展超精加工。 多功能復合模具將進一步發(fā)展 新型多功能復合具是在多工位級進?；A上開發(fā)出來的。一套多功能模具除了 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 3 沖 壓成 形零件外，還可擔負轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多 勸能模具生產 出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組件，各 種小型電機、電器及儀 表的鐵芯組件等。 熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術的模具可提高制作的生產率和質量，并能大幅度節(jié)省制作 的原材料和節(jié) 約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道 模具已有一半用上了熱 流道技術，有的廠甚至已達 80%以上，效果十分明顯。國內 近幾年已開始推廣應用，但總體 還達不到 10%，個別企業(yè)已達到 20%30%。制訂熱 流道元器件的國家標準，積極生產價廉高 質量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。 氣體輔助注射模具和適應高壓注射成形等工藝的模具將積極發(fā)展 氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝，它具有注射壓力低、制品翹曲變 形少、 表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，可在保證產品質量的前提 下，大幅度降低 成本。國外，已經較成熟。國內目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推 廣使用。氣體輔助注射成 形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩 面部份，比傳統(tǒng)的普通注射工藝有 更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且氣體輔助 注射常用于較復雜的大型制品，模具設計和 控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助 成型流動分析軟件，顯得十分重要。為了確保塑料件精度，將繼續(xù)研究發(fā)展高壓注 射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成形中，影響成型件精度 的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可強制樹 脂收縮率，增加塑件尺寸的穩(wěn)定性。 模具要求剛性好、耐高壓。特別是精密模具的型腔應淬 火，澆口密封性好，模具能 準確控制。注射壓縮成型技術，是在模具預先半開模狀態(tài)或者在 鎖模力保持中壓或 低壓，模具在設定的打開量下，注射溶融樹脂，然后以最大的鎖模力進行 壓縮成型， 其效果是：成型件局部內應力??；可得到縮孔少的厚壁成型件；對于塑件狹窄的部 件也可注入樹脂；用小注射力能得到優(yōu)良制品。該類模具的理想結構是：注射時樹 脂以低的流動阻力迅速充填型腔；充填完后能立即遮斷澆口部；壓縮作用應僅限于 型腔部。 1.3本課題的來源及主要任務 本課題主要任務就是設計沖壓模具，制造出零件的要求的尺寸，繪制出模具裝 配圖和非標準零件零件圖，熟悉沖壓模具設計步驟，包括了落料，沖孔，拉深等模 具的設計以及計算相應的尺寸。 本課題任務主要有兩個特點： 涉及沖壓模具方面的知識； 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 涉及機械制造方面的知識。 從上述任務特點可以知道，本課題知識的綜合性較強，涉及的知識面較廣。冷 沖壓:是在常溫下利用沖模在壓力機上對材料施加壓力，使其產生分離或變形，從而 獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的加工方法。 沖壓可分為五個基本工序：沖裁、彎曲、拉深、成形和立體壓制。 沖壓模具:在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品） 的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模） 。 沖壓模按照工序組合分為三類：單工序模、復合模和級進模。 復合模與單工序模相比減少了沖壓工藝，其結構緊湊，面積較小；沖出的制件 精度高，工件表面較平直，特別是孔與制件的外形同步精度容易保證；適于沖薄料， 可充分利用短料和邊角余料；適合大批量生產，生產率高，所以得到廣泛應用，但 模具結構復雜，制造困難。 沖壓模具是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、 生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水 平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定 著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 沖壓加工作為一個行業(yè)，在國民經濟的加工工業(yè)中占有重要的地位。近年來， 沖壓成型工藝有了很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材 料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的成形精 度日趨精確，生產率有了極大的提高，正把沖壓加工提高到高品質、新的發(fā)展水平。 由于引入了計算機輔助工程（CAE）沖壓成形已從原來對應力應變進行有限元分析而 逐步發(fā)展到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現(xiàn)沖壓過程的優(yōu)化分析設 計。計算機在模具領域，包括設計、制造、管理等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。 2 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結構類型 5 2 零件工藝分析及確定工藝方案和模具結構類型 2.1工件零件 材料為 Q235，板厚 3mm，制件精度為 IT10 級.，形狀簡單，尺寸不大，中 小批量生產，屬普通沖壓件。工件如圖 2.1 所示： 圖 2.1 工件圖 2.2工藝分析 根據(jù)制件的材料、厚度、形狀及尺寸，在沖壓工藝設計和模具設計時，應 特別注意以下幾點： 該制件為落料拉深沖孔件，在設計時，毛坯尺寸要計算準確； 沖裁間隙、拉深凸凹模間隙應符合制件的要求； 各工序凸凹模的動作行程的確定應保證各工序工作穩(wěn)妥、連貫。 沖壓工藝是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。沖壓 加工時，板料在模具的作用下，于其內部產生使之變形的內力，當內力的作用 達到一定程度時，板料就會產生與內力的作用性質相對應的變形，從而獲得一 定形狀、尺寸和性能的零件。沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 6 性，即沖裁件的形狀結構、尺寸大小及偏差等是否符合沖裁加工的工藝要求。 這對沖裁件的質量、模具壽命和生產率都有很大影響。沖裁組合方式要根據(jù)生 產批量，工件尺寸公差等級，對工件尺寸、形狀的適應性，模具制造、安裝調 整和成本，操作方便與安全來決定。綜上分析，要選取在滿足工件質量與生產 率的要求下，模具制造成本低、壽命長、操作方便又安全的工藝方案。其具體 要求為： 對沖裁件形狀與尺寸的要求 沖裁件的形狀應盡可能簡單、對稱、最好采用圓形、矩形等規(guī)則的幾何形 狀或由這些基本形狀所組成。在許可的情況下，把沖裁件盡量設計成少、無廢 料排樣的形狀。 沖裁件的外形或內孔的轉角處、應盡量避免有過尖的銳角，宜采用圓角連 接。 沖裁件的孔徑過小時，凸模容易折斷或壓彎。沖孔的最小尺寸取決于材料 的機械性能、凸模強度和模具結構。沖小孔的凸模宜采用保護套。 沖裁件上局部凸出或凹入部分應避免有窄長的切口和狹長的槽、否則會降 低模具壽命和工件質量。 沖裁件上孔與孔之間，孔至邊緣之間的距離不宜過小，否則會產生孔與孔 之間材料的扭曲或使邊緣材料變形。也會影響沖模的強度及工件的質量都不易 保證。 沖裁件對尺寸精度的要求： 一般普通沖裁所得到沖裁件的尺寸精度在 IT10IT11 級以內。根據(jù)制件的 工藝性分析，其基本工序有落料、拉深、沖孔三種。本工件材料為 Q235，厚度 為 3mm。具有良好的沖壓性能,且沖裁件的結構形狀簡單，所有精度按照 IT10 級制造。取磨損系數(shù) X=0.5。 結論： 材料：Q235 碳素鋼具有良好的可沖壓性能。 工件結構形狀：沖裁件內、外形應盡量避免有尖銳清角，為提高模具壽命， 建議將所有 90直角改為 R3 的圓角。 尺寸精度：零件圖上所有尺寸均按 IT10 級確定工件尺寸的公差。 2.3確定工藝方案模具結構類型 因該工件屬中小批量生產，根據(jù)零件的生產批量，尺寸精度和材料種類與 厚度，選擇模具的導向方式與精度，定距方式及卸料方式等，現(xiàn)有如下三種模 具結構方案： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 方案一：采用復合模。 即：在壓力機滑塊一次行程中、在模具同一工位同時完成沖孔和拉深。 復合模有如下特點： 沖裁出來的產品精度高，不受送料誤差的影響，內外形相對位置一致性好。 沖件表面較為平整。 適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質材料。 沖模面積較少。 方案二：采用級進模。 即：在壓力機滑塊的一次行程、在模具不同工位分別進行工件的內形和外 形沖裁，而在最后工位才制成工件。 級進模有如下特點： 材料利用率較高。 凸模形狀簡單，提高模具使用壽命。 工作效率比較高。 方案三：單工序模生產。 使用落料模具，拉深模具，沖孔模具。 比較三個方案，復合模與級進模具的優(yōu)點雖然很多，但是在設計的過程中 容易出現(xiàn)一些比較繁瑣的問題，導致工件的生產出現(xiàn)問題，另一方面，由于我 們現(xiàn)在的學識有限，所以對于復合模具和級進模具的設計比較困難。所以在此 選擇比較簡單的單工序模具生產，所以選擇方案三。 定位裝置 為了使條料送料時有準確的位置,保證沖出合格的制件,同時考慮到零件生 產批量不多,且要求模具結構盡量簡單,所以采用定位銷定位。 因為板料厚度 t=3mm,屬于較厚的板材,且制件尺寸不大,所以采用側面兩個 擋料銷定位導向,在送料方向由于受凸模和凹模的影響,為了不至于削弱模具的 強度,在送給方向采用一個固定擋料銷。 卸料裝置 沖裁時，條料將卡在凸模外緣，因此需要在凸模設置卸料裝置。 在凹模下方的卸料裝置一般有三種形式：第一種剛性卸料，常用于較硬、 較厚且精度要求不太高的工件沖裁。第二種彈性卸料，常用于沖裁厚度少于 1.5mm 的板料，由于有壓料作用，沖裁件平整。第三種廢料切刀卸料，主要用 于大中型零件沖裁或成形切邊。由于該零件的條料 3mm 較厚，故采用第一種剛 性卸料結構。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 導向裝置 方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線 上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料 模、復合模。 方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比 較方便。因為導柱安裝在后側，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴 重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。 方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常 用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓 模架。 方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。 但只能一個方向送料。 根據(jù)以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工 件質量，該落料模采用中間導柱模架的導向方式，即方案四最佳。 3 落料模具結構設計 9 3 落料模具結構設計 3.1工件分析 盒形拉深件屬于非軸對稱零件，根據(jù)矩形盒幾何形狀的特點，可以將其側 壁分為長度是 A-2r 與 B-2r 的兩對直邊部分及四個半徑為 的圓角部分。 壓變形性質與直壁圓筒件有相同之處亦有不同之處。相同之處是在變形區(qū) 都是在徑向拉應力與切向拉應力的作用下產生拉深變形，而存在著變形區(qū)產生 的拉應力與傳力區(qū)的承載能力之間的關系問題。不同之處是盒形件的應力狀態(tài) 和所產生的拉深變形在周邊上的分布是不均勻的，由次而引起一系列和圓桶形 件成型不同的特點。 根據(jù)盒形件能否一次拉深成形將盒形件分為兩類，凡是能一次拉深成形的 盒形件稱為低盒形件；凡是需經多次拉深才能成形的盒形件稱為高盒形件。兩 類盒形件拉深時的變形特點是有差別的，因此工藝過程設計和模具設計中需要 解決的問題和方法也不盡相同。 3.2工藝計算 拉深件毛坯尺寸計算的原則： 面積相等原則 由于拉深前和拉深后材料的體積不變，對于不變薄拉深，假設材料厚度拉 深前后不變，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面積等于拉深后零件的表面積” 的原則來確定(毛坯尺寸確定還可按等體積，等重量原則)。 形狀相似原則 拉深毛坯的形狀一般與拉深件的橫截面形狀相似。即零件的橫截面是圓形、 橢圓形時，其拉深前毛坯展開形狀也基本上是圓形或橢圓形。對于異形件拉深， 其毛坯的周邊輪廓必須采用光滑曲線連接，應無急劇的轉折和尖角。 拉深件毛坯形狀的確定和尺寸計算是否正確，不僅直接影響生產過程，而 且對沖壓件生產有很大的經濟意義，因為在沖壓零件的總成本中，材料費用一 般占到 60 %以上。 查表選取修邊余量 m3.0= 按公式計算毛坯直徑 D 盒形件拉深時，確定毛坯形狀與尺寸的原則是在保證零件質量的前提下， 盡可能節(jié)約材料，有利于提高成形極限，由于變形區(qū)周邊上應力應變分布不均 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 勻，而且零件的幾何參數(shù)、材料性能、模具結等因素對這種不均勻變形的影響 極為復雜，所以，現(xiàn)在不能精確計算出毛坯形狀和尺寸，使零件的口部非常整 齊。另外，欲設計一種理想的毛坯形狀適用于不同幾何參數(shù)的盒形件也是不可 能的。因此，只能對不同幾何參數(shù)范圍給出較為合理的毛坯形狀。 合理毛坯形狀分為三類：A 型毛坯、B 型毛坯和 C 型毛坯。三種類型毛坯所 適用的范圍如圖 3.1 所示。因此，對不同幾何參數(shù)的盒形件，可從圖 3.1 選用 一次拉深成形的毛坯形狀，如圖 3.1: 圖 3.1 盒 形 件 一 次 成 形 毛 坯 選 圖 盒 形 拉 深 毛 坯 計 算 高 度 可 用 下 式 表 示 ：0H （ 3.1） 式 中 0盒 型 件 高 度 盒 形 件 修 邊 余 量 ， 查 表 3.1 表 3.1 盒形件的修邊余量 拉深次數(shù) 1 2 3 修邊高度 H （0.030.08） 0H（0.040.06） 0H（0.050.08） 0H 經過查表確定使用 A 形毛坯，A 形毛坯根據(jù)盒形件的相對高度 r和相對轉 角半徑 rB不同又可分成 1、 2、 3三種情況，而在此選用 1A形毛坯比較合適。1A 形毛坯可用幾何作圖方法將盒形件直邊部分和轉角部分分別展開，使毛坯角 部具有光滑過渡的輪廓（圖 3.2） 。計算與作圖方法如圖 3.2： 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 圖 3.2 1A形 毛 坯 作 圖 法 直 邊 部 分 按 彎 曲 變 形 計 算 ， 其 展 開 長 度 L 由 下 式 確 定 ： 無 凸 緣 時 0.57pLHr (3.2) 帶 凸 緣 時 43()FdpR (3.3) 圓 角 部 分 按 四 分 之 一 圓 筒 形 拉 深 變 形 ， 展 開 的 角 部 毛 坯 半 徑 R用 以 下 各 式 計 算 ： 無 凸 緣 時 若 pr， 則 2RrH (3.4) 若 ， 則 20.86(.1)pprr (3.5) 帶 凸 緣 時 .()4Fpdd (3.6) 做 出 從 圓 角 部 分 到 直 邊 部 分 呈 階 梯 形 過 渡 的 平 面 毛 坯 ABCDEF。 從 線 段 BC、 DE 的 中 點 部 分 分 別 向 半 徑 為 R 的 圓 弧 劃 切 線 ， 并 用 圓 弧 圓 滑 過 渡 。 本 次 設 計 中 ， 工 件 圖 帶 凸 緣 ， 取 修 邊 余 量 為 0.4mm， 所 以 計 算 :0.43()FdpLHRr (3.7)2 2861()pdrr (3.8) 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 所 以 代 入 數(shù) 據(jù) 得 ： L=13+3-0.436=13.42mm R= = =12.32mm58.560 R 取 12.32mm 所 以 尺 寸 80 和 50 展 開 長 度 計 算 分 別 為 ： L1=78+13.422=102.84mm L2=46+13.422=72.84mm 分 別 取 值 為 103mm 和 73mm。 用作圖法修正后工件展開圖如圖 3.3 所示： 圖 3.3 工件展開圖 3.3排樣及條料寬度及確定步距 沖裁件在條料、帶料或板料上布置的方法稱為排樣，沖件的合理布置與沖 件的外形有很大的關系。按材料的經濟利用程度或廢料的多少，排樣可分為有 廢料排樣與少、無廢料排樣兩大類。按零件在條料上的布置形式，排樣又可分 直排、斜排、對排、對頭斜排、多排、混合排等形式。無廢料排樣是指工件與 工件之間、工件與條料側邊之間均無廢料。少廢料排樣是指沿工件的部分外形 切斷或沖裁，而廢料只有沖裁刃之間的搭邊或側搭邊。無廢料排樣是全部沿工 件外形沖裁，在沖裁刃之間，工件與條料之間均無搭邊。 根據(jù)以上敘述可見，采用少，無廢料排樣要求工件的相應無搭邊部分公差 等級于板材一致或根本上無公差要求。鑒于圖示工件的尺寸、外形及公差等級， 采用少、無廢料排樣均不能滿足要求，因此選用有廢料排樣，且為直排法。 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和 送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅 會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 搭邊值通常通過查表確定。 根據(jù)零件形狀，經過查表確定工件之間搭邊值 a=2mm, 工件與側邊之間搭 邊值 b1=2mm, 條料是由板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為 零，下偏差為負值 B0 =（Dmax2a 1） 0 (3.9) 式中： Dmax條料寬度方向沖裁件的最大尺寸； a1-沖裁件之間的搭邊值； b1-側刃沖切得料邊定距寬度；查表可得 2.0mm。 板料剪裁下的偏差；查表可得=0.6mm。 B0 =153+4=1570-0.60mm 故條料寬度為 157mm。 步距為：73+2=75mm 查表 3.2 與 3.3 可得： 表 3.2 搭邊值和側邊值的數(shù)值 圓件及類似圓形制件 矩形或類似矩形制件 長度50 矩形或類似矩形制件 長度50 材料厚度 t（mm) 搭邊 a 沿邊 a1 搭邊 a 沿邊 a1 搭邊 a 沿邊 a 1 2.53.0 1.8 2.2 2.2 2.5 2.5 2.8 表 3.3 帶料寬度偏差（mm） 條料寬度 b(mm)條料厚度 t(mm) 50 50100 100200 200 35 0.9 1.0 1.1 1.2 3.4材料利用率的計算 沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合 理利用材料的重要指標。 一個步距內的材料利用率： /BS100% (3.10) 式中： A一個步距內沖裁件的實際面積； B條料寬度； S步距； 由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 料和結構廢料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料 的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要 提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 排樣合理與否不但影響材料的經濟和利用，還影響到制件的質量、模具的 的結構和壽命、制件的生產率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下 原則： 提高材料利用率（不影響制件使用性能的前提下，還可以適當改變制件的 形狀） 。 排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 模具結構簡單、壽命高。 保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。 一個步距內沖裁件的實際面積，CAD 軟件-工具-查詢-面積： A=7687mm2 所以一個步距內的材料利用率： =BS100% (3.11) =768715775100% =65.28% 根據(jù)計算結果知道選用直排材料利用率可達 65.28%，滿足要求。 畫出排樣圖 3.4： 圖 3.4 排樣圖 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 3.5計算總沖壓力 由于沖模采用剛性卸裝置和自然漏料方式，故總的沖壓力為： P0=P+Pt (3.12) P=P1+P2 (3.13) 而式中 P 1-落料時的沖裁力 P2-沖孔時的沖裁力 由于使用的是單工序模具，所以分開計算沖裁力，先計算沖裁力 P1 按推料力公式計算沖裁力： F=KLt b (3.14) 式中：F沖裁力，單位為 N； K系數(shù)，是考慮模具刃口磨損，間隙不均勻，材料機械性能; 及厚度的波動等實際因素而給出的修正量，一般取 K=1.3； t材料厚度，單位為 mm； b材料的抗剪強度，單位為 MPa。 查沖壓模具設計抗剪切強度表 b=380MPa F=KLt b =1.33523380 =521.6（KN） 按推件力公式計算推件力 Pt： Pt=nKtP (3.15) 其中：n 為卡再凹模里料的個數(shù)=h/t。h 為凹模刃壁垂直部分高度（mm） t 為料厚（mm）推 料 力 系 數(shù)TK P 為沖裁力 N。 查表，K t=0.055 Pt=0.055521.6=28.688(KN) 計算總沖壓力 PZ： PZ=P1+P=521.6+28.688=550.288(KN) 3.6壓力中心的計算 沖裁力合力的作用點稱為沖裁的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩(wěn)地 工作，沖模的壓力中心必須通過模柄軸線，且和壓機滑塊的中心線相重合，以 防止模具工作時發(fā)生歪斜、間隙不均勻、導向磨損等。定壓力中心的工作，主 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 要對復雜沖裁模、多凸模沖孔模及連續(xù)模才進行。通常模具布置時將壓力中心 安放在凹模的對稱中心點上。 4 落料模的主要零部件設計 17 4 落料模的主要零部件設計 4.1凹模的設計 落料模中凹模的尺寸及制造精度： 尺寸 062.-153和 048.-7磨損后增大，由公式 0)(pXdp (4.1) 計算得： 015.-04/62.-3)(pp012.-04/8.-473)(=+pXdp 4.2凸模的尺寸及制造精度 尺寸 m7315 磨損后減小，由公式： 0)(XDd (4.2) 計算得： 15.015.04/62.9)3-15()-(dd 12.012.04/8.76)-73(+=dXDd 4.3凹凸模間隙 查沖壓工藝及模具設計中表可得 minz =0.06mm,=0.02mm ax = i+ =0.08mm 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 18 沖孔凸模、落料凹模分別按照沖孔凸模、落料凹模的實際尺寸進行配制， 雙邊最小間隙為 0.06mm，間隙最大不得超過 0.08mm。大批量生產、且工作精度 要求不高，按大間隙可提高模具的壽命。 4.4凹模的結構形式 凹模的材料選用 Cr12，查沖壓工藝及模具設計可選用如下圖所示的類 型如圖 4.1： 圖 4.1 凹模的結構 凹模外形尺寸的確定： 凹模的輪廓尺寸，因其結構形式不一，受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用 理論計算方法確定，在實用中，一般根據(jù)沖裁材料的厚度，按經驗公式計算。 凹模板的厚度一般應不小于 15，隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也 相應增大。按照下面的公式進行計算。 凹模厚度： KbH（mm） (4.3) 式中 K系數(shù)，考慮板料厚度的影響 K=0.26； b沖裁件的最大外形尺寸。 所以落料凹模厚度為： m9.26315.0= 取 40mm。 5 落料模輔助零部件設計 19 5 落料模輔助零部件設計 5.1擋料銷 擋料銷用于限定條料的送進距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作 用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，而固定擋料銷分為圓形和鉤形，一般 安裝在凹模上，圓形擋料銷，結構簡單，制造容易，根據(jù)所設計的模具選用圓 形固定擋料銷。材料為 45 鋼，經熱處理硬度 HRC4248。與凹模的銷孔為 H7/m6 配合。查沖壓工藝及模具設計表可得，擋料銷高度為 3mm。 5.2導料銷 導料銷的作用是使條料在橫向能夠正確定位，即沖裁時條料可貼在導料板 的一側向前送進，以防偏斜。 5.3卸料板 卸料板是將材料或工件從凸模上卸脫的固定式或活動式板形零件。本次設 計考慮到該工件的工藝性極其模具的要求等因素，決定選用固定卸料板結構， 固定卸料裝置安全可靠，結構簡單，卸料力大。根據(jù)沖裁件厚度，則采用封閉 式剛性卸料板。且和導料板連為一體，兼作導向裝置，卸料板孔應按照凸模配 做。固定卸料板與凸模之間的單邊間隙取 tm)5.01(，經過計算，凸模與卸 料板上形孔的單邊間隙可取 0.5mm。卸料板與凸模配合的孔下面應保證是銳角， 否則卸料時條料易擠進間隙內而損壞凸模。卸料板厚度一般為凹模厚度的 0.51.0 倍。 5.4導向零件 導向零件是指上、下模的導向裝置零件。對生產批量大、要求模具壽命長、 工件精度高的沖裁模，一般采用導向裝置，以保證上、下模的精確導向。常用 導柱導套結構。 參照模具設計手冊，本模具采用對角導柱模架。導柱分布在矩形凹模的對 稱中心上，兩個導柱的直徑不同，可避免上模座與下模座裝錯而發(fā)生啃模事故。 適用與單工序模。導柱與導套、下模座的配合關系采用基軸制。導柱和與之相 配合的導套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用 H7/r6 過盈配合 和 H7/h7 的間隙配合，這樣做是為了避免因調整不當，使壓力機滑塊運動與導 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 20 柱上端面碰撞，在選擇導柱長度和導柱、導套安裝時，應保證模座在閉合狀態(tài) 時，上模座上平面與導柱上端面應保留 1015mm 的距離，導柱下端面與下模座 下平面應留至少 2mm 的距離。導套與上模座上平面應留不小于 3mm 的距離。 5.5連接與固定零件 5.5.1 上下模座 上、下模座上不僅要安裝沖模的全部零件，而且要承受和傳遞沖壓力。所 以模座不僅要有足夠的強度，還要有足夠的剛度。模座的剛度不足，會降低沖 模壽命。因此，模座要有足夠的厚度，一般取為凹模厚度的 11.5 倍。在該模 具中可選用滑動導向中間導柱模架的模座。上、下模座的導柱、導套安裝孔的 軸心線應與基準面垂直。模座的上、下平面的表面粗糙度為 0.8，只有在保證 平行度要求下才允許降低為 1.6。矩形模座的長度應比凹模長度大 4070mm， 而寬度尺寸可與凹模同寬或梢大。因為采用了導柱導套導向，應為其留出足夠 的安裝位置。以及采用了模柄的上模座，因為不用留出安裝壓板的凸臺，其外 形尺寸可適當縮小。模板的厚度一般可根據(jù)凹模厚度來定。通常?。?、上H 式中 ： 上模座厚度； 下模座厚度； 凹下 H)5.1(上H下 凹模厚度。下模座長 因為本沖模采用導柱導套裝置，凹 )704(凹L 故下模座長度取得稍大。具體尺寸見裝配圖。 5.5.2 模柄 選用壓入式模柄。它與上模座孔采用 過渡配合。模柄的直徑與長度6/7m 應與所選用沖床的安裝模柄孔直接相匹配，模柄裝入上模座后，模柄的軸心線 對上模上平面的垂直度誤差在全長范圍內不大于 0.05mm，材料采用 Q235 鋼。 5.5.3 螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于零件安裝時的固定和定位。工作零件與模座配合時則不用 銷釘。銷釘使用兩個。螺釘?shù)拇笮「鶕?jù)凹模厚度選擇，查表選取螺釘?shù)男吞枮?M16。 5.6落料模壓力機的選擇 壓力機的選用是制定沖壓工藝和制定模具設計方案的一項重要內容。它直 接關系到設備的合理使用，沖壓工藝的的順利實現(xiàn)、提高模具壽命、方便操作 以及提高生產效率等一系列重要問題。選用壓力機，主要是根據(jù)沖壓工藝的性 質，沖壓件批量的大小，模具的尺寸和精度，變形力的大小等。壓力機的選用 包括選擇壓力機的類型和確定壓力機的主要技術參數(shù)兩項內容。所選用的壓力 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 21 機公稱壓力應大于計算出來的總沖壓力 550.288KN,，工作臺板尺寸、壓力機的 閉合高度和滑塊尺寸等應能滿足模具正確安裝的要求。壓力機滑塊行程應滿足 工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具內取出來。 由于沖模閉合高度 mstaxdHLH=189mm。壓力機的最大裝模 高度應大于或等于 194mm（沖模閉合高度+5mm） 。 按上述要求可選用開式可傾壓力機,需要在工作臺面上加設墊板。型號為 J23-63,其主要技術參數(shù)為： 公稱壓力：630KN 滑塊行程：120mm 最大閉合高度：460mm 最大裝模高度：270mm 工作臺尺寸（前后左右）：710mm480mm 模柄孔尺寸：50mm80mm 最大傾斜角度：30 0 5.7模具裝配圖的繪制 模具裝配圖如圖 5.1 所示: 圖 5.1 落料模具裝配圖 6 拉深模和沖孔模的設計 22 6 拉深模和沖孔模的設計 6.1拉深力和沖孔力的計算 6.1.1 拉深力的計算 計算拉深力的目的是為了確定壓力機的額定壓力，因此要計算最大沖裁力。 由于本零件拉深時，拉深力計算復雜，而且花費時間也比較長，因此在實 際生產中，計算這樣復雜的拉深件時，一般采用彎曲來計算其拉深力，主要是 兩者算出來的結果相差不是很大，在選取壓力機時，稍微選大一點的公稱壓力 即可滿足拉深所需。 則可按下式計算： F= trKBb+7.0 2 （ k=1.3， b=380MPa ，B=（40+32）2=144mm） (6.1) 代入數(shù)據(jù)可得： F=74692.8N 總拉深力計算 由于模具設計有頂件裝置和卸料裝置，所有要先算出頂件力跟卸料力，因 此頂件力跟卸料力按下關系式計算； Fo=（0.30.8）F (6.2) 則可得到卸料力跟頂件力： F 0=22407.84N 則總拉深力為： F 總 =F+2F0=119508.48N 6.1.2 沖孔力的計算 按推料力公式計算沖裁力： P1=KLt (6.3) 其中：K 為系數(shù) 查沖壓模具手冊得：K=1.3 L 為工件的輪廓長度（mm） 為材料的抗剪強度（ 2mN） t 為材料的厚度（mm） 查沖壓模具設計抗剪切強度表 =260MPa KLtP1 =1.3（3.14102+3.1464） 3260/1000 6 拉深模和沖孔模的設計 23