畢業(yè)設計（論文）升高限位器沖壓模具設計

1、教學單位 機械工程學院 學生學號201194014317 編號 jx2015jz317 本科畢業(yè)論文（設計）題目 升高限位器沖壓模具設計 學生姓名 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 指導教師 2015 年 4 月 17 日升高限位器沖壓模具設計摘要：沖壓模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的一門重要的工藝裝備，其技術水平已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平的重要評價指標之一。沖壓模具的設計包括沖壓工藝設計以及模具結構設計兩方面。本次升高限位器畢業(yè)設計詳細介紹了該零件一系列的模具工藝設計，包括工藝方案、工序安排、工序尺寸、使用設備以及模具類型。并且分析了升高限位器的結構特點并以此為基礎利用cad設計出了落料拉深彎曲復

2、合模，通過這副模具可以加工出所需要零件的大體形狀，然后再經(jīng)過后續(xù)的修邊加工得到最終符合工業(yè)生產(chǎn)所需要的零件成品。設計成果則是得到了這副模具的各項尺寸參數(shù)以及其它零件的設計圖紙，并且了解學習到?jīng)_壓模具設計的步奏以及方法，若在現(xiàn)實中進行生產(chǎn)可以進行中批量的生產(chǎn)，同時大大減少在工業(yè)加工過程中浪費的時間。在限位器模具設計完成最后對本次畢業(yè)設計做一個概括性的總結。關鍵詞：沖壓工藝，限位器，模具設計。the design of increasing limiter stampingdieabstract：stamping is an important process equipment in moder

3、n industrialproduction, its technical level has become one of the important indexes to measure a countrys level of manufacturing industry. stamping die design includes two aspects of the design of stamping process design and mould structure.the increase of limiter design details of the mold design o

4、f the parts of a series, including the process scheme, process arrangement, size of process, equipment and die type. analysis of the structure characteristics and higher limit is based on the use of cad to design a compound die for blanking and drawing, trimming and piercing compound die, bending mo

5、ld three mold, through the three sets of mould can be machined parts needed limiter.the design results is the size parameters are three sets of mould and design drawings and other parts, and through the pro/e to create 3d parts, if the production can be carried out in batch production in reality. at

6、 the end of this graduation design is to make a general summary.key words：stamping process，the limiter，die design.目錄1.緒論11.1沖壓的定義、特點以及應用.11.2沖壓工序的基本類型、分類及基本結構組成.21.2.1按工序的性質(zhì)分類.31.2.2按工序的組合方式來進行劃分.41.2.3按照上、下模有沒有導向裝置或者按照導向方法分類：41.2.4按工作零件所用所用的材料分類：41.2.5按照凸、凹模的布置方法進行分類.41.3沖壓技術的發(fā)展趨勢.51.3.1沖壓成形工藝以及其理論

7、的研究.51.3.2新一代的沖模設計軟件技術.51.3.3 cad、cae以及cam技術在模具設計與制造中的廣泛應用.61.3.4自動化、柔性化以及精密化的沖壓加工.61.3.5沖壓模具材料以及模具的熱處理技術的研究、開發(fā)以及推廣和應用.71.3.6提高沖壓模具的標準化水平以及模具標準件的使用率.72.設計題目.73.沖壓材料的選擇.83.1滿足使用性能要求83.2滿足沖壓工藝要求94.設計過程.114.1工藝性分析.114.2工藝方案的擬定.114.2.1工藝方案分析與初步擬定.114.2.2將彎曲部分展開.134.2.3工藝方案的最終確定.144.2.4模具結構形式的確定.144.3工藝計

8、算.154.3.1排樣設計.154.3.2工藝力計算.155.模具設計.195.1.總裝圖設計.195.2模具主要零件設計以及標準零件的選用.215.2.1工作零件設計以及標準的選用.215.2.2其他零件設計與標準選用.235.2.3推件塊的設計則要考慮下列三方面.265.2.4上、下模座、模柄、止轉銷以及頂桿的選擇.27參考文獻291.緒論1.1沖壓的定義、特點以及應用.沖壓加工是利用安裝在沖壓設備上的沖模對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑形變形從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件加工方法。沖壓加工的材料一般是金屬板料或者帶料、薄型材、薄壁管等，而板的厚度方向的變形在模具加工中一般是不考慮的，

9、所以也稱它們?yōu)榘辶系臎_壓，并且在通常情況下都是在室溫狀態(tài)下進行（即不用加熱，通常處于再結晶溫度以下），所以又叫做冷沖壓。這一過程的正確進行，與具體的的生產(chǎn)條件以及生產(chǎn)組織有著密不可分的聯(lián)系，因此要得到工業(yè)生產(chǎn)中巨大的的經(jīng)濟效益，必須考慮到工藝制程以及模具設計的一定合理性。制定沖壓件工藝的過程和設計是模具設計中的主要內(nèi)容，同時也是沖壓生產(chǎn)前必須要解決問題的重要前提。沖壓工藝的特點從技術性層面來看，沖壓工藝不但可以得到形狀復雜，用其他加工方法難以加工出來（譬如，薄壁零件類），而且可以把強度好、剛度大、重量輕等許多難以同時滿足的性能柔和到一起。并且，制作的零件有了模具的保證，有很好的互換性，可稱得上

10、品質(zhì)穩(wěn)定。此外，沖壓加工與其他加工方法相比較還具有如下特點：操作簡單，很容易實現(xiàn)自動化，有很高的生產(chǎn)效率。沖壓加工可以獲得其他加工方法不容易得到的加工制件或者難以制造的形狀復雜、精度一致的制件，從而可以保證優(yōu)秀的零件互換性。 沖壓過程耗能少，符合當前中國的低能耗，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本國策，另外材料的利用率極高，加工的成本也極低。例如，沖壓加工不像切削加工那樣需要耗費大量能量、把大量金屬切成碎硝后已獲得零件，材料的利用率一般可達7080。 沖壓件剛性好，強度高、重量輕、表面質(zhì)量好。沖壓加工過程中，材料表面不容易受到破壞，并且通過塑性變形還可以使得制件的機械性能得以更大提高。 沖壓加工中所用模具結

11、構一般比較復雜并且制造周期時間長、生產(chǎn)成本高，在小批量生產(chǎn)過程中有所受限。 沖壓件精度取決于模具的精度，若果零件要求過高，用沖壓生產(chǎn)的方法幾乎難以達到。 從經(jīng)濟合理性方面考慮來看，通過合理的設計，優(yōu)化排樣，沖壓工藝可以使得材料的利用率得以最大化；不會像金屬切削那樣浪費材料消耗很多的能量，也不會像鍛造那樣耗費大量能源去加熱毛坯件；同時，沖壓工藝以及加工操作比較簡單，容易上手，對操作工人要求較低，若有良好的條件還可以實現(xiàn)自動化加工。而一般的沖壓工藝，生產(chǎn)效率大多都是十幾件，幾百件，而自動化卻可以達到上千件，產(chǎn)量顯著。 沖壓工藝的不足之處，對于批量較小的制件，模具費可能會很高，這就使得工業(yè)生產(chǎn)成本大

12、大增加，不利于企業(yè)的利潤增長，所以沖壓工藝一般要求中、大批量生產(chǎn)，同時模具費用還要小于所生產(chǎn)制件所獲利潤；其次，模具的制作需要很長的生產(chǎn)準備周期，需要長時間等待。另外，在沖裁板料時會產(chǎn)生大量的噪音與震動，需要有力的保護措施，避免工人師傅在操作時發(fā)生安全隱患。然而總的來看，沖壓工藝是一種成本低生產(chǎn)率高以及制件質(zhì)量完美的工藝加工方法，而其他方法更是無法代替沖壓加工工藝，它在機械、車輛、電器、儀器儀表農(nóng)機、輕工業(yè)、以及日用品航空航天、電子、通信、鐵道、軍事武器等制造業(yè)中有著舉足輕重的地位，應用廣泛，如下表1所示為沖壓工藝在各類產(chǎn)品中沖壓零件所占的比率。表1.1 各類產(chǎn)品中沖壓加工零件所占比例比例汽車

13、儀器儀表電子電機電器家用電器自行車、手表比例/%607060-7085708090801.2沖壓工序的基本類型、分類及基本結構組成. 由于沖壓加工在眾多工藝制作中有著很多非常重要的特點，因此一般在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是在生產(chǎn)大批量零件制作中更是得到廣泛的應用。從精細的電子元件、儀表以及汽車的許多外殼零件、航空航天器機身等等許多都需要沖壓加工來完成。 因而沖壓工序的類型也是多種多樣，由于沖壓加工會因為制件的形狀、尺寸以及精度等不同，故而采用的沖壓共工序也是不同的。但是總的來說，可以分為分離工序和成形工序兩個大的類型。其中，分離工序是指將沖壓件或者毛坯件沿著一定的輪廓相互分離，它的特點在于變形部分材料

14、的應力在達到強度極限以后，會使得材料發(fā)生斷裂從而使其分離。而成型工藝是在材料不產(chǎn)生破壞的前提下使得毛坯發(fā)生 塑性變形，從而形成人們所需要的形狀和尺寸的制件，它的特點是變形部分材料的應力在達到屈服極限，而沒有達到強度極限，使得材料發(fā)生塑性變形。而上述兩種工序，在按照沖壓方式的不同又可以分為很多的基本工序比如分離工序：分為落料、沖孔、剪切、切口、切邊、剖切；成型工序分為彎曲、卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻邊（包括孔的翻邊和外圓的翻邊）、縮口、擴口、起伏、卷邊、脹形、旋壓、整形、校平、壓印、擠壓（包括正擠壓、反擠壓以及復合擠壓）等等。沖壓模具的分類 沖裁模的結構形式有很多種，通常為了方便的研究我們可

15、以對沖裁模按以下的方式進行分類。1.2.1按工序的性質(zhì)分類.l 落料模 在板料上沿著封閉輪廓分理處所需要的制件或者毛坯零件的沖模。l 沖孔模 在板料或者毛坯上，沿著封閉的輪廓分離出廢料，從而得到具有帶孔制件或者毛坯零件的沖模。l 切斷模 將板料沿著不封閉的輪廓進行分離的沖模。l 切口模 將毛坯件或者半成品制件的內(nèi)、外邊緣上，沿著不封閉的輪廓分離出廢料的沖模。l 剖切模 將半成品制件沿著不封閉的輪廓切離成兩個或者更多制件的一種沖模。l 切邊摸 切去成形制件多余的邊緣材料的沖模。l 整修模 沿著半成品制件被沖裁的外緣或者內(nèi)孔修邊切掉一層材料，從而以提高制件尺寸精度以及斷面粗糙度的沖模。l 精沖模

16、使板料在處于三向受壓的狀況下進行沖裁，從而沖制出沖切面沒有裂痕或者撕裂就以及尺寸精度高的制件。1.2.2按工序的組合方式來進行劃分.l 單工序模 在壓力機的一次行程中完成一道沖壓工序的沖模。l 連續(xù)模 在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并且在壓力機的一次行程中，分別在幾個不同的工位上完成兩道或者兩道或者兩道以上的沖壓工序沖模。l 復合模 只有一個工位，并且在壓力機的一次行程中，完成兩道或者兩道以上的沖壓工序的沖模。1.2.3按照上、下模有沒有導向裝置或者按照導向方法分類：可分為無導向模、導板導向模以及導柱導向模。1.2.4按工作零件所用所用的材料分類：可分為橡膠沖模、鋼帶模、低熔點的合金

17、模以及硬質(zhì)合金模等等。1.2.5按照凸、凹模的布置方法進行分類.可分為正裝模和倒裝模。以上各種的分類方法分別從各個角度反映出了不同模具的不同特點。但是總的來說模具基本都可以分為上模具部分和下模具部分。而中小型沖模的上模部分都是通過模柄固定在壓力機滑塊上的，對于大型沖模則可以利用螺釘、壓板將上模座固定在壓力機的滑塊上。模具得下模部分用壓板和工作臺連接。沖模零件按其作用由六部分組成，有沖模零件，分別包括：工藝零件和結構零件。其中，工藝零件又包含三部分，分別是工作零件、定位零件、壓料、卸料以及出件零件。而結構零件也是包含三部分，分別是導向零件、固定零件、緊固及其他零件。工作零件包括：1.凸模；2.凹

18、模；3.凸凹模。定位零件包括：4.擋料銷以及導正銷；5.導料板；6.定位銷（定位板）；7.側壓板；8.側刃。壓料、卸料以及出件零件包括：9.卸料版；10.壓料版；11.頂件器；12.推件器。導向零件包括：13.導柱；14.導套；15.導板；16.導筒。固定零件包括：17.上模座以及下模座；18.模柄；19.凸模固定板以及凹模固定板；20.墊板；21.限位支撐裝置。緊固以及其他零件包括：22.螺釘；23.銷釘；24.鍵；25.其他。1.3沖壓技術的發(fā)展趨勢. 沖壓技術的發(fā)展趨勢一直得到了迅速的發(fā)展，在中國模具行業(yè)則是在上世紀80年代進入發(fā)展的快車道，而隨著改革開放以來，我國的制造業(yè)也蓬勃興起，而

19、模具又是制造業(yè)的重要工藝基礎之一，在制造業(yè)中的地位舉足輕重，而我國的模具行業(yè)雖然規(guī)模宏大但是品質(zhì)不高，因而跟上當前世界先進模具沖壓技術迫在眉睫。而近幾十年，國外沖壓技術的發(fā)展方向主要有以下幾個方面。1.3.1沖壓成形工藝以及其理論的研究. 近幾年，沖壓成形工藝在精密沖裁、精密成形、精密剪切、復合材料的成型、超塑性成形、軟模成形以及電磁成型等方面頗有成效，而沖壓件的成形質(zhì)量、精度均得以質(zhì)的提高。特別是計算機輔助工程（cae）的引入，使得沖壓成形從原來對應力應變進行有限次分析到現(xiàn)在發(fā)展成為采用計算機進行工藝分析及真實三維模擬，以實現(xiàn)沖壓工藝過程的優(yōu)化設計。另外在毛坯設計方面也是利用到了計算機輔助設

20、計，對毛坯的排樣以及拉深再次進行更優(yōu)化的設計，節(jié)省材料，合理安排。此外，對沖壓成形性能以及材料成型的極限、沖壓成型難度判定、成型預報也有深層次的研究，這些技術都將標志著沖壓成形工藝的發(fā)展趨勢將走向計算機輔助工程化以及智能化。1.3.2新一代的沖模設計軟件技術.新一代的沖模技術軟件是建立在從模具設計實踐中不斷總結歸納而得出大量的理論及實踐經(jīng)驗上面，它是具有智能化意義的優(yōu)秀軟件。在這套智能化軟件的支持下，模具cad將不再是對傳統(tǒng)設計和方法的模仿，而是在最先進理論的設計指導下進行模具制造，充分運用沖壓模具設計中的成功經(jīng)驗以及豐富的海量資源，而設計出的模具也必將是最具合理性和先進性的。這套沖模設計軟件

21、以直觀、立體化及三維動畫來設計模具的結構，真實且讓人耳目一新，一目了然，而生成的三維結構信息則在接下來的數(shù)控加工以及模具的可制造評價方面更加快速選擇出最優(yōu)良的方案，節(jié)省時間。同時，又可以對模具設計過程中的合理性以及經(jīng)濟性進行評估，并為模具設計者提供必要的修改依據(jù)。而模具的可制造評價主要包括模具設計和制造費用的估算、模具可裝配性評價、模具零件制造工藝性評價、模具結構以及成形性能的評價等等。另外，該沖模軟件還具有面向裝配功能，因為模具的功能只能在通過其裝配結構才能明顯的體現(xiàn)出來。而該模具設計軟件可以為模具設計人員提供更多的途徑來建立模具的裝配模型。同時，采用面向設計裝配的方法之后，模具裝配不再是之

22、前的單個簡單裝配，而是變成其數(shù)據(jù)結構既能描述模具的功能，又可以自定義模具零部件之間的相互關系，實現(xiàn)個部分零件之間的相互關聯(lián)，從而能有效的保證模具的高品質(zhì)質(zhì)量。1.3.3 cad、cae以及cam技術在模具設計與制造中的廣泛應用. 模具的設計是具有許多環(huán)節(jié)和非常復雜的，從最開始的設計到最后的裝配以及檢測，事實上是將許多的設計信息在生產(chǎn)環(huán)節(jié)就不斷的進行傳送、處理并且反饋的漫長過程。因而正確的模具設計制造應該是采用許多過程同時進行的方法來實現(xiàn)，而要利用cad、cae以及cam實現(xiàn)各個模具之間的信息互取，交流以及處理，則必須建立一個模具集成化的產(chǎn)品信息模型。這里可以采用基于特征變量化設計以及工程化數(shù)據(jù)

23、庫管理系統(tǒng)等等技術，在近幾年這些技術已經(jīng)成為當下最熱門的技術。反求技術也是先進制造技術里面的一項重要解決方法，利用反求技術，我們可以快速的將實物模型轉化為cad模型，實現(xiàn)從三維到二維的快速轉變，然后再利用cad或者cam系統(tǒng)進行模具的設計與制造，這個方法具有省時省力，快速高效等諸多優(yōu)點。同時，它還可以使得模具設計與制造的流程由傳統(tǒng)的開環(huán)結構向閉環(huán)結構無縫轉變，因而絕對保證了模具設計與制造體系的質(zhì)量和品質(zhì)。充分利用好各種的計算機技術，同時以強大的互聯(lián)網(wǎng)作為依靠，并且合理協(xié)調(diào)好企業(yè)的各項工作，就能為企業(yè)帶來最大化的利潤和報酬，也能夠制造出更高質(zhì)量的模具與制品。模具的設計與制造是一種特殊的行業(yè)，它的

24、發(fā)展趨勢也必將走向集成制造的發(fā)展軌道，而這也是未來模具設計與制造的總的發(fā)展趨勢。1.3.4自動化、柔性化以及精密化的沖壓加工.現(xiàn)如今，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)中大批量、高效生產(chǎn)率的要求，因此在沖壓模具設備上可以應用各種自動化進、出料系統(tǒng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，對于較大型的沖壓件，比如汽車的外殼，一般需要配置工業(yè)機器人，這樣做可以使得企業(yè)不必再去雇傭工人從事勞動，降低了安全事故的發(fā)生，同時由于機器人不用停下來休息，保證了生產(chǎn)效率，更可以為企業(yè)節(jié)省出大量的資金，極大的符合工業(yè)生產(chǎn)所追求的利潤最大化。在中小型沖壓件大批量生產(chǎn)方面，現(xiàn)在大多企業(yè)都廣泛采取多工位級進模、多工位壓力機或者高速壓力機。而在小批量多類型生產(chǎn)方

25、面，則正在發(fā)展柔性制造系統(tǒng)（fms）,更好的適應多品種制造生產(chǎn)時需要不斷的更換模具的弊端，現(xiàn)在大多都已經(jīng)更換為快速換模系統(tǒng)，以提高生產(chǎn)率。現(xiàn)在如果要換一副大型的模具，也僅需要6到8分鐘即可換裝完畢。而在最近幾年里，集成制造系統(tǒng)（cims）也正在逐步被引入沖壓加工系統(tǒng)當中去，因而出現(xiàn)了像沖壓加工中心之類的系統(tǒng)，另外也可以使得設計、沖壓設計、零件的運輸與倉儲、品質(zhì)檢驗以及生產(chǎn)管理等一系列步驟全面有機的統(tǒng)一起來，全面實現(xiàn)其自動化。1.3.5沖壓模具材料以及模具的熱處理技術的研究、開發(fā)以及推廣和應用.在我們國家模具的使用壽命與國外模具的使用壽命有很大的差別，而縱觀其原因，主要還是在模具的材料、熱處理以

26、及表面處理技術等方面存在差距。雖然可以引進國外先進的模具材料，可以提高模具的使用壽命，但是對于企業(yè)來說這樣做無疑是增加了工業(yè)成本，價格昂貴，不利于企業(yè)發(fā)展。所以，當務之急，還是應當努力的發(fā)展我們國家的模具材料質(zhì)量，大力的推廣模具的熱處理及表面處理的先進技術，滿足我國的模具需求市場。1.3.6提高沖壓模具的標準化水平以及模具標準件的使用率.實現(xiàn)模具零件的標準化以及專業(yè)化是縮短模具制造周期、降低模具制造成本最有效的途徑之一，與此同時也可以為計算機輔助設計和制造創(chuàng)造有利條件。因此，必須加快模具設計制造的 產(chǎn)業(yè)調(diào)整以此滿足我國模具市場的需求，走出一條低成本，高回報的發(fā)展道路。2.設計題目. 已知料厚t

27、=1mm,中批量生產(chǎn)。=300mpa，=400mpa，圖中各項尺寸均已給出。具體尺寸詳見下圖1圖1 設計題目零件圖3.沖壓材料的選擇.沖壓材料是沖壓加工三要素之一，材料選擇得是否合理直接關系到?jīng)_壓產(chǎn)品的性能，質(zhì)量以及生產(chǎn)成本，還影響到?jīng)_壓工藝過程及后續(xù)的加工復雜程度，所以合理選擇材料十分重要。沖壓所用的材料，不僅要滿足產(chǎn)品設計的性能要求，還應滿足其設計沖壓工藝和加工要求，對沖壓材料的基本要求有：3.1滿足使用性能要求沖壓見必須要有一定的強度、剛度、沖擊強度等力學性能。其次，有的沖壓件還有一些特殊要求，例如電磁性、耐腐蝕性、傳熱性和耐熱性等，如用來沖制裝酸性溶液的金屬罐，就應該選用抗酸型號的材料

28、。常用的沖壓材料一般為金屬材料，當然也有塑形沖壓，也就會有沖壓塑性材料，也就是非金屬材料了。前面有談到?jīng)_壓的分類中講到，沖壓可以分為沖壓成形工藝以及沖壓分離工藝兩大類工藝，而一般的非金屬一般僅僅適合進行分離工序，然而對于金屬材料來說，他們具有良好的延展性、彎曲性、拉深性、適應性等等許多優(yōu)秀的特性，這是非金屬材料無法企及的。通常我們所說的非金屬材料有很多，比如陶瓷、塑料、碳纖維、皮制品、橡膠、紙質(zhì)制品等等。而常用金屬有下列幾大種類：1 不銹鋼板 主要有cr13、cr18ni9ti等等，主要用來做防腐蝕、防銹制品的加工制作。2 碳素鋼板 主要有q235、q195等等。3 優(yōu)質(zhì)的碳素結構鋼板 主要有

29、08、08f、10、20等等，這些優(yōu)質(zhì)的碳素結構鋼板通常都具有良好的沖壓以及焊接性能，通常在模具設計制造與生產(chǎn)中應用較為廣泛。此外這類鋼板它們還具有一定的力學性質(zhì)和化學性質(zhì)，常用來制造一些受力較小的小型沖壓件。4 硅鋼板 主要有dt1，dt2。 此外還有一些我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷慕饘?，如銅、銅合金、鋁、鋁合金等等。3.2滿足沖壓工藝要求沖壓加工是塑性加工的基本要求之一，要求所選材料具有較好的塑形、較低的變形抗力等，即適合塑性加工。而影響金屬塑形變形的因素有很多，例如金屬的化學性質(zhì)、化學晶格類型、變形的速度、加工時的溫度等等許多因素。金屬單相組織在一般情況下都會比多相組織的塑性好；金屬的塑性變形會

30、隨著其溫度的升高而升高；另外，應力數(shù)值越大，金屬的塑性變形能力也會越大；在隨著變形速度的提升，會使得金屬的塑性變形下降，當然也會有在隨著變形速度增大，若溫度此時升高，則會影響金屬的塑形變形也會明顯的提高。其中，滿足使用性能要求是第一位的，在滿足使用性能要求的前提下盡可能地滿足沖壓工藝要求。另外沖壓工藝的要求主要有下列幾點：1 要有一定的塑性要求，并且在沖壓變形過程中，對于具有良好塑性要求的材料來說他們的變形成都會更大一些，這樣會減少在工序中的一些步奏，還有可能不需要中間的退火等工序，大大的減少了工人們的勞動強度，為工業(yè)生產(chǎn)節(jié)省了時間以及金錢。2 此外金屬的表面還應該具有光滑、無凹痕、沒有損傷等

31、等。因為具有上述特性的金屬材料，在拉深或者變形的過程當中是不容易產(chǎn)生金屬表面破裂，或者是對模具產(chǎn)生劃痕，在生產(chǎn)成制品后也更容易達到制件的要求，也會具有良好的表面狀態(tài)。3 另外，材料還應該具備符合國家標準的公差厚度，這是由于在沖壓過程當中模具具有一定的模具間隙，它與材料的厚度有著極為密切的關系，如果選擇的材料公差偏大或者偏小，都會影響到將來成品的質(zhì)量問題。從而，有很大可能會達不到工業(yè)所要求的生產(chǎn)精度。給工業(yè)生產(chǎn)帶來極為嚴重的生產(chǎn)損失。這里再講下常用金屬沖壓材料的規(guī)格。在模具生產(chǎn)過程中，通常都需要將板料或者條料制作成一定的規(guī)則形狀，這樣不僅可以省去加工時盲目切削所帶來的材料嚴重浪費，還可以方便加工

32、，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)當中一貫強調(diào)的工業(yè)生產(chǎn)效率，為工業(yè)生產(chǎn)帶來豐厚利潤。在一般生產(chǎn)過程當中，板料或者是條料其常見的規(guī)格大致有710mm1420mm以及1000mm2000mm等等，當然在實際生產(chǎn)過程中也可以根據(jù)所制作的制件大小合理的選擇拌料或者條料的長度以及寬度，目地則是要實現(xiàn)效率以及追求經(jīng)濟利益的最大化。如果在大規(guī)模生產(chǎn)中就可以選擇采用具有專門規(guī)格的板料或者條料，這樣做可以實現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)所強調(diào)的自動化生產(chǎn)，目地呢還是要提高材料的利用率，除此之外大量的生產(chǎn)加工選擇專門規(guī)格足夠長的條料還可以方便一次性加工更多的零件。通常情況下，鋼材分為熱軋鋼和冷軋鋼，而一般鋼材如果它的厚度在4mm一下就可以使用冷軋

33、或者是熱軋。通常，冷軋具有偏差小、金屬表面缺陷少、表面光鮮亮麗并且其尺寸精度良好，并且通過研究表明在冷軋情況下它的金屬內(nèi)部組織會比較的致密。這也是熱軋鋼與冷軋鋼的區(qū)別，所以通常在工業(yè)生產(chǎn)當中冷軋鋼板與熱軋鋼板不可以混用。為了便于區(qū)分板料的供貨狀態(tài)有不同的力學性能，通常分為退火狀態(tài)、淬火狀態(tài)、硬態(tài)、半硬等等。國標gb/t 708-1998對于4mm以下的鋼板軋制精度做了一系列的明文規(guī)定，軋制的精度可以按其厚度公差分為a、b、c、d四個等級，其中屬a為最高級。金屬薄板表面質(zhì)量分類有：.特高級別的精整表面；.高級別的精整表面；.較高級別的精整表面；.普通精整表面。金屬薄板拉深級別分類有：z，最深拉深

34、；s，深拉深；p，普通拉深。在這里選用08鋼板作為本次沖壓模具設計的材料。4.設計過程.4.1工藝性分析.已知零件材料為08鋼，最小孔徑3mm,30環(huán)形孔離變形區(qū)最小，距離為8mm，滿足最小值的要求，沖壓工藝性良好。由零件圖可知拉深深度為2.5mm,可直接拉出，彎曲半徑r=1.5mm，大于0.2mm，可直接彎成，所以該零件拉深工藝性及彎曲工藝性均良好。 由于所有的尺寸均未標注公差，因此利用普通沖壓即可滿足沖壓精度要求。 綜上分析，可以認為該零件的沖壓及彎曲工藝性良好，適合沖壓成型。4.2工藝方案的擬定.4.2.1工藝方案分析與初步擬定.（1） 分析零件的沖壓工藝性 零件的沖壓工藝性必須在滿足零

35、件使用要求的前提下，要以最簡單、最為經(jīng)濟的沖壓工藝方法將其加工完成。其嚴重影響著工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量以及效率。最最初始設計時，第一步則是要了解所要加工零件的外形尺寸以及形狀，使用哪一種材料更好滿足它所要求的精度要求，以此來作為制定工藝方案的前提。同時在審視零件的過程當中如若發(fā)現(xiàn)其有不合理之處，應該適當作以修改。（2） 擬定沖壓件的工藝方案計算毛坯尺寸 根據(jù)零件圖確定毛坯的尺寸，比如彎曲零件的毛坯展開尺寸，拉深零件的毛坯零件與尺寸等。進行其他必要的工藝計算 根據(jù)各種沖壓工序的成形極限，進行相應的其他尺寸的計算。比如彎曲件的最小彎曲半徑，拉深件所需要的拉深次數(shù)，一次翻邊的高度以及縮口，脹形變形程度的計

36、算等等。對于不同的工藝方案進行分析比較，從而選出更為合理的一套方案 對于工序較多的沖壓件來說，可以先大概制定出該零件的基本工序，然后對其進行各種排列以及組合，這樣做的目的是方便于選出最為合理、有效的工藝方案，并且繪制出模具的結構示意圖。根據(jù)自己所選定的工藝方案計算并且確定出各個中間工序的工件形狀和尺寸，繪制出各個工序的工序圖。（3）確定出合理的板料排樣形式以及裁剪方法，計算材料利用率是否達標，避免造成浪費給企業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的損失。（4）計算各個工序中需要的的工序壓力，確定合適的壓力機類型。（5）填寫工藝過程卡片 根據(jù)以上各個步奏的工藝計算所得數(shù)據(jù)、壓力機類型、所需材料、工時、模具等等認真一一填

37、寫入工藝工程卡片。（6）設計模具 模具類型以及結構形式的確定 根據(jù)自己前邊已確定的工藝方案，確定出適合本方案的模具結構類型。模具零件的計算、設計以及選用 模具的工作零件、定位零件、壓料以及出件零件、導向零件、固定零件、緊固以及其他零件，要盡可能的按照國家標準去選用這些零件，如果實在沒有標準可以選用，則可以自行設計。繪制模具總體設計圖 總裝圖必須要能夠表達模具的結構，在不能完全表達出模具結構時，應該繪制投影圖或者局部剖視圖，另外如有需要還需注明其閉合高度尺寸、輪廓尺寸、壓力中心、以及有關尺寸和精度。另外在裝配圖中排樣圖以及零件圖不可或缺，工件圖和排樣圖一般需要畫在總裝圖的右上角，如果幅面不夠，也

38、可以另外的選擇一副圖作以表達，工件圖應該按照比例畫出，其要求是一般要與模具圖的比例相一致，當然也會有特殊情況，此時可以放大或者縮小，均可以。還需說明的是，工件圖的方向必須要與零件沖壓方向一致，在不一致時需要用箭頭做出表示。另外，剖視圖的畫法一般應該按照國家標準嚴格執(zhí)行。在沖壓模具圖中，為了減少局部的剖視圖，在不影響剖視圖表達剖面跡線通過部分的結構的情況下，可以將剖面跡線以外部分旋轉或者平移到剖視圖上，例如像螺釘、圓柱銷以及推桿等等。繪制出模具零件圖 按照之前的設計要求，此時則可以利用cad繪制出對應的模具零件圖，以便于更為清楚的表達出零件的構造。這里需要說明的是，在每張零件圖中，需要標注具體的

39、設計計算尺寸、制造公差、形位公差、剖面圖、表面粗糙度、材料以及熱處理成型所需要求、技術要求等等。在繪制好零件圖后應該按照國家標準制作相應的標題欄以及明細表，標題欄以及明細表一般位于整幅圖的右下方。在明細表中應包含有：1.件號；2.名稱；3.數(shù)量；4.材料；5.熱處理；6.標準零件代號以及規(guī)格；7.備注；8.質(zhì)量等各欄。（7） 編寫具體論文說明書 說明書的內(nèi)容應該包含：1.目錄；2.設計任務書；3.摘要；4.緒論；5.對于模具設計與制造的發(fā)展趨勢、應用前景以及此次設計在技術和經(jīng)濟上的分析；6.零件材料的選擇；7.零件的工藝性分析；8.零件的工藝方案擬定；9.排樣圖形式以及裁剪，材料利用率計算；1

40、0.工序壓力計算，壓力機等設備選擇；11.磨具零件的選用、設計以及計算；12.模具工作零件刃口尺寸以及公差計算；13.對于本次設計的概括以及總結致謝；14參考資料文字說明. 本次設計中由于該零件的材料為08鋼，沖壓及工藝性能均良好，而且零件又是中批量生產(chǎn)，所以可以查得沖壓工藝與模具設計表7-2得其生產(chǎn)該零件方案有下列三種.1 單工序沖壓 即落料拉深沖孔修邊彎曲2 復合沖壓 即落料拉深復合沖孔修邊復合彎曲3 級進沖壓 考慮到中批量生產(chǎn)，在這里可以初步選用上述第2種方案4.2.2將彎曲部分展開.因此該零件的毛坯展開尺寸的計算可以按照下述步驟進行計算（料厚t=1mm，所有拉深計算的尺寸都以題目中圖示

41、中線尺寸為基準帶入所計算公式）。由r/t=1.5/1=1.5mm 通過查沖壓工藝與模具設計表4-3得到應變中性層系數(shù)x=0.36.如圖3所示將該零件各段以字母a、b、c、d、e、f劃分，分別計算其毛坯長度l再累積得到彎曲毛坯的總長度d。如圖3對于=27-22.5=4.5 =2.92 圖3 彎曲部分展開標注圖樣=20.65對于圓弧段部分尺寸的計算，則有圓弧= r=1.5mm t=1mm r/t=1.5 x=0.36則有=(10.361)/2=2.14mm所以l毛坯=+=4.5+2.92+20.65+2.14+2.14+5=37.35mm則可以計算出毛坯總長度d=2l=74.7mm,在這里可以取毛

42、坯總長度為75mm。4.2.3工藝方案的最終確定.經(jīng)過上述分析并且結合本次模具設計，可以做出適當調(diào)整，即沖制該零件需要的最終基本工序是：落料-拉深、彎曲沖孔、切邊修邊、整形. 根據(jù)各工序的變形性質(zhì)，應首先完成拉深成形，即在拉深成淺錐形拉深件的同時可以將邊沿部分彎曲，得到如下圖2形狀。圖2 拉深成形圖樣4.2.4模具結構形式的確定. 首次落料拉深彎曲復合模. 由相對料厚t/d=1/74.7=0.0133不滿足沖壓工藝與模具設計中t/d0.03(1-d/d)的要求，因此需要在錐形凹模首次拉深時，為了防止坯料不發(fā)生起皺，拉深時需要采用壓邊圈防皺。因此該零件模具應采用a.正裝結構;b.導料板導料，采用

43、固定擋料銷進行板料定位;c.鋼性卸料板卸料;d.剛性推件裝置推件;e.由壓邊裝置兼作頂件裝置再拉深時結束后進行頂件;f.中間滑動導柱導套導向。沖孔切邊復合模. 為方便沖孔廢料及工件的方便取出和收集，在模具下增加模腳，在其空位處放置儲存廢料和工件的料盒，在工件和廢料裝滿后及時更換料盒即可，這樣設計結構安全并且簡單、可靠。同時，切掉邊緣的兩個3半圓形孔。 修邊、整形. 進行最后的邊緣部分修整，已達到工件所要求的精度尺寸、形狀。4 .3工藝計算.4.3.1排樣設計.如題由于該零件為圓形毛坯零件，所以可以選擇有廢料的單排排樣，零件采用自動送料。由沖壓工藝與模具設計表3-3 查得搭邊和側邊值a和均為1.

44、5mm,由此可得條料寬度為75mm+1.5mm2=78mm;進距為75mm+1.5mm=76.5mm,設計排樣圖如下圖4所示圖4 排樣圖在這里可以選擇1560mm1530mm的板料規(guī)格，且采用縱裁法裁板，可裁寬度為78mm的條料20條，每條條料可裁出圓形毛坯20個。故可以得出總的材料利用率為為：= 100 41=100=744.3.2工藝力計算. 第一道工序 落料拉深彎曲復合. 需要落料力、拉深力、卸料力、壓邊力、推件力、彎曲力。其中卸料力由剛性卸料裝置提供，推件力由剛性推件裝置提供，在選擇設備噸位時不用考慮，所以這里只需提供計算落料力，拉深力壓邊力以及彎曲力。落料力：=klt 42=1.37

45、51300n=91.89kn拉深力：= 43=0.83.14421400n42.20kn壓邊力： =aq 44這里可以取f拉為壓邊力，即q=42.2=10.55kn因為本次拉深為淺錐形拉深，所以這里選用單動力壓力機拉深，它的設備公稱壓力按f（0.70.8） 選用，則有45=kn=kn=207181kn因此可初選設備為250kn的開式雙柱可傾壓力機j2325。所選設備主要參數(shù)有：a.公稱壓力為250kn;b.最大閉合高度為270mm;c.閉合高度調(diào)節(jié)量為220mm;d.連桿調(diào)節(jié)長度為55mm;e.工作臺尺寸為370mm560mm;f.墊板尺寸50mm200mm（或者210mm）;g模柄孔尺寸為4

46、0mm。彎曲力：= 46=n=0.72kn第二道工序 沖孔切邊復合。該工序需要的沖壓工藝力有修邊力、沖孔力、卸料力、和推件力。其中，推件力由剛性推件裝置提供，卸料力由廢料切斷刀完成，所以計算總壓力只需考慮修邊力和沖孔力。修邊力：=klt 47=1.3235.61300n91.89kn沖孔力：=klt48=1.3(3446.20238.471.5）1300n107.59kn上式中l(wèi)為周長，沖孔力計算中235.6為毛坯展開尺寸的周長。下式中l(wèi)包括4個半圓形環(huán)和2個小半圓形環(huán)以及外緣上的兩個半圓總周長則總的沖壓力為=91.89kn+107.59kn=199.48kn根據(jù)上述計算則可以初選沖壓設備為仍

47、為250kn開式雙柱可傾壓力機，主要參數(shù)同上。第三道工序 修邊、整形. 這道工序的目地是將已經(jīng)具備所加工零件形狀的制件再次較為精確的加工處理，經(jīng)過修邊、整形從而使其更加接近工廠所要求加工的零件精度要求。上述工藝設計完成后，即可編制該升高限位器的沖壓工藝過程卡片，如下圖5所示：圖5 沖壓工藝過程卡5.模具設計.5.1.總裝圖設計.第一道工序為落料拉深復合模采用正裝結構，總裝圖6如下圖所示(注：由于一次性cad截圖不清楚所以分次截圖，最上面為模具主視圖，中間為俯視圖，最下面為零件及排樣圖。)圖6 總裝圖5.2模具主要零件設計以及標準零件的選用.5.2.1工作零件設計以及標準的選用。查沖壓工藝與模具

48、設計表320 得到?jīng)_裁間隙為c=(710)t,即有=0.07mm;=0.10mm. 這里需要先設計落料凹模，首先計算凹模的刃口尺寸。由于該零件沖裁件上未注明尺寸公差，所以需要查國標gb/t 150552007可以得到，尺寸為75mm的極限偏差為0.3mm,將它化為：75.3 0 -0.6mm,則有=(d-) 51=(75.3-0.50.6)mm=75.0mm在上式中，x由表324查得為0.5，由表325查得為+0.012mm。在這里因為需要的毛坯形狀為圓形，所以凹模的外形也需設計為圓形。在這里凹模的高度不可以直接利用公式h=kb (h為凹模的厚度或者高度，單位為mm; k為系數(shù)，構來進行重新設

49、計，由總裝圖可以知道，落料凹模的高度h應該包含拉深件的高度h,拉深結束時壓邊裝置與凸模固定板之間的安全距離，此外還應該留一定量的修模量，即=h+=2.5mm+（0.5mm+5mm）+10mm=18mm。同理，凹模的壁厚也不可以根據(jù)公式計算。由于凹模采用螺釘銷釘固定，因此可以在凹模上打螺孔銷孔時，必須保證孔與孔的距離不可以低于允許的最小值，本磨具中可以采用m10的螺釘緊固，而凹模的壁厚則選取30mm。經(jīng)過以上計算可以得到凹模的外形尺寸直徑為：75mm+30mm+30mm=135mm,則根據(jù)計算出凹模直徑以及高度，可以查jb/t 7643.42008，選取與該尺寸最為接近的標準尺寸作為凹模的直徑與

50、高度，在這里可以選用160mm32mm的標準鋼板。凹模的零件圖如下圖7所示，材料選擇為9mn2v。圖中未注表面粗糙度均按ra6.3m處理。圖7 凹模零件圖由于產(chǎn)品的拉深部分對內(nèi)形尺寸有一定的要求，所以在拉深時拉深模以拉深凸模為基準進行設計，為了保證拉深部分的質(zhì)量，在這里需要取拉深凸凹模的單邊間隙為t，即為料厚t=1mm。則可以由公式51得到：=(+0.4) 52=（41.5+0.41.0 0 -0.03）mm=41.9 0 -0.03mm(為凸模的基本尺寸，單位為mm;為拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸，單位為mm,為拉深件的尺寸公差，由國標gb/t 150552007 查得為0.5，單位為mm，為凸

51、模的制造公差，可按it6it8級選用,也可查沖壓工藝與模具設計表513 拉深模凸模和凹模的制造公差獲得）。拉深凸模的形狀以及尺寸如下圖8所示，材料選擇為cr12,未注表面粗糙度按ra6.3m處理。圖8 拉深凸模零件圖由于凸凹模采用相互配作的方法，故無需計算刃口尺寸，因而只需確定其長度l。由總裝圖可以看出，凸凹模的長度應該包含固定板的厚度、卸料版厚度、拉深件的高度、附加的長度（包括修模量以及安全距離），因此可以得出l=20mm+16mm+10mm+15mm=66mm。故而可以得到凸凹模零件圖如下圖9所示。材料選用為cr12，圖中未注粗糙度均按ra6.3處理。圖9 凸凹模零件圖5.2.2其他零件設

52、計與標準選用。凹模設計完成之后，接下來則可以選擇對應的模架、固定板、墊板等等零件。通過查得各標準零件如下：模架：滑動導向模架 中間導柱圓形 160mm40（45）mm gb/t2855.12-1990。上模座采用：160mm40mm。下模座采用：160mm45mm。凸凹模固定板：圓形固定板 160mm20mm jb/t7643.5-2008。材料選擇為45鋼，未注表面粗糙度按ra6.3處理。其形狀及尺寸如下圖10所示：圖10 凸凹模固定板零件圖拉深凸模固定板：圓形固定板 160mm8mm jb/t7643.5-2008。材料選擇為45鋼，未注尺寸按ra6.4處理，具體尺寸及形狀如下圖11所示：

53、圖11 拉深凸模固定板凸凹模墊板和拉深凸模墊板：兩者均采用圓形墊板 160mm8mm jb/t7643.6-2008。材料選用為45鋼，未注表面粗糙度按ra6.3處理，具體尺寸及形狀如下圖12、13所示。凸凹模墊板零件圖如下圖12所示：圖12 凸凹模墊板零件圖拉深凸模墊板零件圖如下圖13所示：圖13 拉深凸模墊板零件圖導柱：滑動導向導柱 a 28mm180mm gb/t2861.1-2008。 滑動導向導柱 a 32mm180mm gb/t2861.1-2008。導套：滑動導向導套 a 28mm110mm43mm gb/t2861.1-2008。 滑動導向導套 a 32mm110mm43mm

54、gb/t2861.1-2008。在這副模具中采用的卸料版可與導料板可以做成一個整體，卸料版的有關尺寸如下：外形尺寸的平面尺寸與凹模相一致，通過查沖壓模設計指導頁表3-28和表3-29可以取厚度16mm,則有卸料版的尺寸為160mm16mm。內(nèi)孔尺寸與凸凹模外形保持單邊0.150.2mm的間隙，在這里取0.2mm的間隙,材料選擇45鋼，未注表面粗糙度按ra6.3m處理。卸料版的尺寸及形狀如下圖14所示。圖14 卸料版零件圖5.2.3推件塊的設計則要考慮下列三方面：l 必須保證推件塊運動的平穩(wěn)性，推薦快和凸凹模之間的內(nèi)刃口采用的間隙配合。l 在這里為了保證推件塊能夠很好的工作，應該要求模具在開啟時

55、推件塊的下端面應低于凸凹模下端面的0.3mm到0.5mm。l 推薦快的下行距離由凸凹模內(nèi)孔的臺階控制，并且在這里要求此距離應該能夠推出拉深件。根據(jù)上述方面綜合考慮可以設計出推件塊的形狀及尺寸如下圖15所示，材料選擇t10a，未注表面粗糙度按ra6.3處理。圖15 推件塊零件圖進行完上述零件的設計后，結合總裝圖則可以設計出壓邊圈，其形狀及尺寸如下圖16所示。壓邊圈材料選擇t10a，未注表面粗糙度均按ra6.3處理。圖16 壓邊圈零件圖5.2.4上、下模座、模柄、止轉銷以及頂桿的選擇：上模座選擇：查沖壓模具設計指導jb/t 8070-1995,選擇中間導柱圓形下模座，160mm40mm,材料選擇ht200。下模座選擇：查沖壓磨具設計指導jb/t 8070-1995 ,選擇中間導柱圓