畢業(yè)設(shè)計說明書91916

1、緒 論沖壓成形作為現(xiàn)代工業(yè)中一種十分重要的加工方法，用以生產(chǎn)各種板料零件,具有很多獨特的優(yōu)勢，其成形件具有自重輕、剛度大、強度高、互換性好、成本低、生產(chǎn)過程便于實現(xiàn)機(jī)械自動化及生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，是一種其它加工方法所不能相比和不可替代的先進(jìn)制造技術(shù)，在制造業(yè)中具有很強的競爭力，被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活的生產(chǎn)之中。在吸收了力學(xué)、數(shù)學(xué)、金屬材料學(xué)、機(jī)械科學(xué)以及控制、計算機(jī)技術(shù)等方面的知識后，已經(jīng)形成了沖壓學(xué)科的成形基本理論。以沖壓產(chǎn)品為龍頭，以模具為中心，結(jié)合現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，在產(chǎn)品的巨大市場需求刺激和推動下，沖壓成形技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、實現(xiàn)現(xiàn)代化和提高人民

2、生活水平方面發(fā)揮著越來越重要的作用。進(jìn)幾十年來，沖壓技術(shù)有了飛速的發(fā)展，它不僅表現(xiàn)在許多新工藝與新技術(shù)在生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用上，如：旋壓成形、軟模具成形、高能率成形等，更重要的是人們對沖壓技術(shù)的認(rèn)識與掌握的程度有了質(zhì)的飛躍。 現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)是一種大規(guī)模繼續(xù)作業(yè)的制造方式，由于高新技術(shù)的參與和介入，沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步進(jìn)化為集成制造。生產(chǎn)過程逐步實現(xiàn)機(jī)械化、自動化、并且正在向智能化、集成化的方向發(fā)展。實現(xiàn)自動化沖壓作業(yè)，體現(xiàn)安全、高效、節(jié)材等優(yōu)點，已經(jīng)是沖壓生產(chǎn)的發(fā)展方向。 沖壓自動化生產(chǎn)的實現(xiàn)使沖壓制造的概念有了本質(zhì)的飛躍。結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)信息系統(tǒng)和現(xiàn)代化管理信息系統(tǒng)的成果，由這三方面組合又形

3、成現(xiàn)代沖壓新的生產(chǎn)模式計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）。把產(chǎn)品概念形成、設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后服務(wù)全過程通過計算機(jī)等技術(shù)融為一體，將會給沖壓制造業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益，使現(xiàn)代沖壓技術(shù)水平提高到一個新的高度。模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，是一種高附加值的高技術(shù)密集型產(chǎn)品，也是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標(biāo)志。隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。目前我國模具工業(yè)的發(fā)展步伐日益加快，“十一五期間”產(chǎn)品發(fā)展重點主要應(yīng)表

4、現(xiàn)在：（1）汽車覆蓋件模；（2）精密沖模；（3）大型及精密塑料模；（4）主要模具標(biāo)準(zhǔn)件；（5）其它高技術(shù)含量的模具。目前我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，其中，沖壓模占模具總量的40%以上2，但在整個模具設(shè)計制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家相比還存在相當(dāng)大的差距。以大型覆蓋件沖模為代表，我國已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。轎車覆蓋件模具設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高，代表覆蓋件模具的水平。在設(shè)計制造方法、手段上已基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國際水平，在轎車模具國產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但在制造質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面，以國外相比還存在一定的差距。標(biāo)志

5、沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級進(jìn)模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，與國外多工位級進(jìn)模和多功能模具相比，存在一定差距。沖壓技術(shù)的進(jìn)步首先通過模具技術(shù)的進(jìn)步來體現(xiàn)出來。對沖模技術(shù)性能的研究已經(jīng)成為發(fā)展沖壓成形技術(shù)的中心和關(guān)鍵。 20世紀(jì)60年代初期，國外飛機(jī)、汽車制造公司開始研究計算機(jī)在模具設(shè)計與制造中的應(yīng)用。通過以計算機(jī)為主要技術(shù)手段，以數(shù)學(xué)模型為中心，采用人機(jī)互相結(jié)合、各盡所長的方式，把模具的設(shè)計、分析、計算、制造、檢驗、生產(chǎn)過程連成一個有機(jī)整體，使模具技術(shù)進(jìn)入到綜合應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行設(shè)計、制造的新階段。模具的高精度、高壽命、高效率成為模具技術(shù)進(jìn)步的

6、特征。 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。它以計算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計算機(jī)對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化4。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識。 模具CAD/CAE/CAM在近20年中經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜，從試點到普及的過程。進(jìn)入本世紀(jì)以來，模具CAD/CAE/CAM技術(shù)發(fā)展速度更快，應(yīng)用范圍更廣。 在級進(jìn)模CAD/CAE/CAM發(fā)展應(yīng)用方面，本世紀(jì)初，美國UGS公司與我國華中科技大學(xué)合作在

7、UG-II（現(xiàn)為NX）軟件平臺上開發(fā)出基于三維幾何模型的級進(jìn)模CAD/CAM軟件NX-PDW。該軟件包括工程初始化、工藝預(yù)定義、毛坯展開、毛坯排樣、廢料設(shè)計、條料排樣、壓力計算和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等模塊。具有特征識別與重構(gòu)、全三維結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)等顯著特色，已在2003年作為商品化產(chǎn)品投入市場。與此同時，新加波、馬來西亞、印度及我國臺灣、香港有關(guān)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)和試用新一代級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)。 我國從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。如華中科技大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室在AutoCAD軟件平臺上開發(fā)出基于特征

8、的級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)HMJC，包括板金零件特征造型、基于特征的沖壓工藝設(shè)計、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)件及典型結(jié)構(gòu)建庫工具和線切割自動編程5個模塊。上海交通大學(xué)為瑞士法因托（Finetool）精沖公司開發(fā)成功精密沖裁級進(jìn)模CAC/CAM系統(tǒng)。西安交通大學(xué)開發(fā)出多工位彎曲級進(jìn)模CAD系統(tǒng)等。近年來，國內(nèi)一些軟件公司也競相加入了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的開發(fā)行列，如深圳雅明軟件制作室開發(fā)的級進(jìn)模系統(tǒng)CmCAD、富士康公司開發(fā)的用于單沖模與復(fù)合模的CAD系統(tǒng)Fox-CAD等。 展望國內(nèi)外模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展，本世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)正處于日新月異的變革之中，通過與計算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合，人工智能

9、技術(shù)、并行工程、面向裝配、參數(shù)化特征建模以及關(guān)聯(lián)設(shè)計等一系列與模具工業(yè)相關(guān)的技術(shù)發(fā)展之快，學(xué)科領(lǐng)域交叉之廣前所未見。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)必然是當(dāng)今最好的設(shè)計理念、最新的成形理論和最高水平的制造方法相結(jié)合的產(chǎn)物，其特點將反映在專業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化四個方面。主要表現(xiàn)在4：（1）模具CAD/CAM的專業(yè)化程度不斷提高；（2）基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAE/CAM一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪；（3）模具CAD/CAE/CAM的智能化引人注目；（4）與先進(jìn)制造技術(shù)的結(jié)合日益緊密。第1章 零件工藝分析1.1沖材件的工藝分析由于產(chǎn)品需進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，不宜采用單一工序生產(chǎn)，而用級進(jìn)模

10、進(jìn)行加工時不易成型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。采用復(fù)合模可第一次完成落料、沖孔.因為該工件是軸對稱件，材料厚度僅為1.2mm，根據(jù)查閱資料得知沖裁性能較好。為了減少工序數(shù)經(jīng)過該工件進(jìn)行詳細(xì)分析，并查閱有關(guān)資料后，可采用分模壓制成形。該工藝特點是首先進(jìn)行落料，在沖孔成形。采用這種方法加工的工件外觀平整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量較高，而且大大提高了生產(chǎn)效率。對于模具的設(shè)計結(jié)構(gòu)性較為簡單。圖1-1 零件圖1.2展開尺寸的計算由于成型零件是彎曲零件,為了確定彎曲前坯料的形狀與大小,需要計算彎曲件的展開尺寸.彎曲件展開尺寸的計算基礎(chǔ)是應(yīng)變中性層在彎曲前后長度保持不變.彎曲件的展開長度等于各直邊部分長度與各圓弧部分長度之和.直邊

11、部分長度是不變的,而圓弧部分的長度則需要考慮材料的變形和中性層的位移.由測量可知:t=1.2mm 1=90 2=135 R1=R2=0.76mm r1=r2=0.76L1=4.01 L2=4.49 L=83.44所以由：r1/t=0.76/1.20.63>0.5 r/t>0.5的彎曲件由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，坯料總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，即 Lz=L1+L2+/180=L1+L2+/180（r1+xt） （公式1）式中 Lz坯料展開總長度（mm）； 彎曲中心角查表可知： 中性層位移系數(shù)x值r/t0.10.20.30.40.50.60.70.81.01

12、.2x0.210.220.230.240.250.260.280.300.320.33r/t1.31.52.02.5345678x0.340.360.380.390.400.420.440.460.480.50故零件在X軸方向上的展開總長度為Lx=108.04mm同理，零件在Y軸方向上的展開總長度的計算：r/t=1/1.20.83>0.5由測量可知: 3=90 r2=1 L3彎=L4彎=L5彎=3/180（r2+xt） L3=4.43 L4=5.87 L5=38.17 L6=66.13所以，由公式1可計算出零件在Y軸上的總長度為Ly=120.09通過計算分析得知，該零件所需的加工基本工序

13、包括：落料、沖孔。根據(jù)計算分析得知該零件的基本加工工序，可擬定沖壓工藝方案：落料、沖孔采用復(fù)合模同步來完成。零件展開圖如下：圖1-2零件展開圖第2章 工藝與設(shè)計計算2.1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(cè)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，保證沖出合格工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度，便于送料。排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側(cè)邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊雖然是廢料，但在沖裁工藝中卻有很大的作用：補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；增加條料剛度，方便條料送進(jìn)，提高勞動生產(chǎn)率；避免沖裁時條料邊緣的毛刺被拉入模具間隙，從而提高模具壽命。搭邊寬度

14、對沖裁過程和沖裁件質(zhì)量有很大影響，因此要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊值過大，材料利用率低；搭邊值過小，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。在確定搭邊值時，主要考慮以下因素：材料的力學(xué)性能 硬材料的搭邊值可小一些；軟材料、脆材料的搭邊值要大一些。材料厚度 厚材料的搭邊值要取大一些。 沖裁件的形狀與尺寸 零件形狀越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些。 送料及擋料方式 用手工送料，有側(cè)壓裝置的搭邊值可以小一些；用側(cè)刃定距比用擋料銷定距的搭邊小一些。 卸料方式 彈性卸料比剛性卸料的搭邊小一些。為從節(jié)省材料出發(fā)，搭邊值應(yīng)愈小

15、愈好。但過于小的搭邊容易擠進(jìn)凹模，增加刃口磨損，降低模具壽命，并且也影響沖裁件的剪切表面質(zhì)量。一般來說，搭邊值是由經(jīng)驗確定的，下表列出了沖裁時常用的最小搭邊值。考慮到操作方便及模具結(jié)構(gòu)，故采用單排排樣設(shè)計。搭邊值取a2.25條料寬度 B126mm條料送進(jìn)步距 S=88mm圖2-1 零件步距圖材料利用率計算：一個步距內(nèi)的材料利用率為： ABS×100 式中：A一個步距內(nèi)沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)） B條料寬度 S步距 則 7796.0101×100 7796.0101/11088×100 70.3 由上面式中計算得知：由于產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)廢料較多，因此材料利用率較低。

16、2.2計算各部分工藝力2.2.1沖孔力的計算F沖=1.3Lt式中： L工件內(nèi)輪廓周長mm; t材料厚度mm 材料抗剪強度Mpa,(由手冊查得=450Mpa)則 F1沖=1.3L1×t×=1.3×14.7027×1.2×450=10.321KN F2=1.3×L2×t×=1.3×16.7761×1.2×450=11.776 KN F3=1.3×L3×t×=1.3×49.4801×1.2×450 =34.735 KN2.2.2沖裁

17、力計算F沖=1.3Lt式中： L工件外輪廓周長mm，因此落料尺寸為毛坯尺寸,即：L=571.0898+49.4801+16.7761+14.7027=652.0487mm則 F落=1.3L×t×=1.3×652.0487×1.2×450 =457.7381874KN2.2.3 推件力計算 F推=nK推F沖 式中 K推推件力因數(shù)，查模具設(shè)計與設(shè)備表4-22得K推=0.055；n工件在凹模內(nèi)的個數(shù)，取n=1. 則 F推=1×0.055×457.7381874=25.175600307 KN2.2.4 頂件力計算 F頂= K頂F沖

18、式中 F頂頂件力因數(shù)，查模具設(shè)計與設(shè)備表4-22得K頂=0.06 則 F頂=0.06×457.7381874=27.464291244 KN2.2.5卸料力計算F卸=K卸F沖式中 K卸卸料力因數(shù)，查模具設(shè)計與設(shè)備表4-22得K卸=0.045；則 F卸=0.045×457.7381874=20.598218433 KN因此總的落料、沖孔復(fù)合模沖裁力為：F總= F沖+ F頂+F卸+ F推=457.7381874+27.464291244+20.598218433+25.175600307=530.976297384 KN2.3 計算壓力中心 沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。為了

19、保證壓力機(jī)和沖模正常平穩(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心重合，對于帶模柄的中小型沖模就是要使其壓力中心與模柄軸心線重合。否則，沖裁過程中壓力機(jī)滑塊和沖模將會承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)軌部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具。本次設(shè)計零件是形狀對稱的工件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心。2.4 沖壓設(shè)備的選擇根據(jù)復(fù)合模的特點，采用復(fù)合模加工時，為防止設(shè)備超載，其壓力機(jī)設(shè)備的公稱壓力F壓的選擇必須大于等于（1.61.8）F總。F壓（1.61.8）F總 （1.61.8）×530.976297384 KN 849.56

20、20758144955.7573352912 KN從模具設(shè)計手冊附錄選取標(biāo)稱壓力為1250KN的開式壓力機(jī),其型號J23-125.其與模具設(shè)計的有關(guān)參數(shù)為：公稱壓力：1250KN 滑塊行程：145mm滑塊行程次數(shù)/次min-1 :38次/min最大閉合高度：480mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：110mm工作臺尺寸：710mm×1080mm模柄孔尺寸：60mm×80mm2.5主要工作部分尺寸計算2.5.1沖孔刃口尺寸計算根據(jù)表2-41查得沖裁刃口雙面間隙Zmin=0.050mm,Zmax=0.070mm.零件尺寸極限偏差=0.13mm,由查表2-43磨損因數(shù)=0.75，沖孔凹凸模的制

21、造公差由表2-42查得：凸=0.020，凹=0.025.為了保證新沖模的間隙小于最大合理間隙（ZMAX）,凸模和凹模制造公差必須保證： 凸+凹ZmaxZmin校核: 凸+凹=0.045mmZmaxZmin =0.020mm,說明所取凸、凹模公差不能滿足 凸+凹ZmaxZmin 的條件，但相差不大，此時可調(diào)整如下：凸0.4(ZmaxZmin) 0.4×0.020mm0.008mm凹0.6(ZmaxZmin) 0.6×0.020mm0.012mm 則凸模刃口尺寸：D(d)0-凸（122.4+0.75×0.13）0-0.008122.49750-0.008mm2.5.2

22、 落料刃口尺寸計算根據(jù)表2-41查得沖裁刃口雙面間隙Zmin=0.050mm,Zmax=0.070mm.零件尺寸極限偏差=0.13mm,由表2-43查得磨損因數(shù)=0.75，沖孔凹凸模的制造公差由表2-42查得：凸=0.020，凹=0.030.為了保證新沖模的間隙小于最大合理間隙（ZMAX）,凸模和凹模制造公差必須保證： 凸+凹ZmaxZmin (查冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)得)校核: 凸+凹=0.05mmZmaxZmin =0.02mm, 說明所取凸、凹模公差不能滿足 凸+凹ZmaxZmin 的條件，但相差不大，此時可調(diào)整如下：凸0.4(ZmaxZmin) 0.4×0.020mm0.008m

23、m凹0.6(ZmaxZmin) 0.6×0.020mm0.012mm則凹模刃口尺寸：D凹=(D)0-凸（122.4+0.75×0.13）122.4975mm表2-1 沖裁模初始雙面間隙Z（一）材料厚度t/mm軟鋁純銅、黃銅、軟鋼c=0.08%0.2%杜拉鋁、中等硬鋼c=0.3%0.4%硬鋼c=0.5%0.06%ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax0.20.30.40.50.60.70.80.91.01.21.51.82.02.22.52.83.03.54.04.55.06.07.08.09.010.00.0080.0120.0160.0200.0

24、240.0280.0320.0360.0400.0500.0750.0900.1000.1320.1500.1680.1800.2450.2800.3150.3500.4800.5600.7200.8700.9000.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.4050.4500.6000.7000.8800.9901.1000.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0720.0900.1080.1

25、200.1540.1750.1960.2100.2800.3200.3600.4000.5400.6300.8000.9001.0000.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.4500.5000.6600.7700.9601.0801.2000.0120.0180.0240.0300.0360.0420.0480.0540.0600.0840.1050.1260.1400.1760.2000.2240.2400.3150.3600.4050.4

26、500.6000.7000.8800.9901.1000.0160.0240.0320.0400.0480.0560.0640.0720.0800.1080.1350.1620.1800.2200.2500.2800.3000.3850.4400.4900.5500.7200.8401.0401.1701.3000.0140.0210.0280.0350.0420.0490.0560.0630.0700.0960.1200.1440.1600.1980.2250.2520.2700.3500.4000.4500.5000.6600.7700.9601.0801.2000.0180.0270.0

27、360.0450.0540.0630.0720.0810.0900.1200.1500.1800.2000.2420.2750.3080.3300.4200.4800.5400.6000.7800.9101.1201.2601.400注：1.初始間隙值的最小值相當(dāng)于間隙的公稱數(shù)值。2.初始間隙的最大值是考慮到凸模和凹模的制造公差所增加的數(shù)值。3在使用過程中，由于模具工作部分的磨損，間隙將有所增加，因而間隙的使用最大數(shù)值要超過列表數(shù)值。4本表適用于尺寸精度和斷面質(zhì)量要求較高的沖裁件。表2-2 規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時凸、凹模的制造公差 （mm）基本尺寸凸模偏差p凹模偏差d基本尺寸凸模偏差p凹

28、模偏差d18>1830>3080>80120>1201800.0200.0200.0200.0250.0300.0200.0250.0300.0350.040>180260>260360>360500>5000.0300.0350.0400.0500.0450.0500.0600.070表2-3 磨損系數(shù)x料厚t/mm非圓形沖件圓形沖件10.750.50.750.5沖件公差/mm11224>4<0.16<0.20<0.24<0.300.170.350.210.410.250.490.310.590.360.420.5

29、00.60<0.16<0.20<0.24<0.300.160.200.240.30第3章 模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計3.1繪制模具總體結(jié)構(gòu)草圖 圖3-1 沖裁模具裝配圖3.2模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，確定結(jié)構(gòu)件的形式由沖裁模的典型結(jié)構(gòu)可見，盡管各類沖裁模的結(jié)構(gòu)形式和復(fù)雜程度不同，組成模具的零件有多有少，但每一副沖裁模都是由一些能協(xié)同完成沖壓工作的基本零部件構(gòu)成的。這些零部件按其在沖裁模中所起作用不同，可分為工藝零件和結(jié)構(gòu)零件兩大類：工藝零件直接參與完成工藝過程并與板料或沖件直接發(fā)生作用的零件，包括工作零件、定位零件、卸料與出件零部件等。結(jié)構(gòu)零件將工藝零件固定聯(lián)接起來構(gòu)成模具整體，是對沖模

30、完成工藝過程起保證和完善作用的零件，包括支承與固定零件、導(dǎo)向零件、緊固件及其他零件等。3.2.1凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于沖件的形狀和尺寸不同，沖模的加工以及裝配工藝等實際條件亦不同，所以在實際生產(chǎn)中使用的凸模結(jié)構(gòu)形式很多。其截面形狀有圓形和非圓形；刃口形狀有平刃和斜刃等；結(jié)構(gòu)有整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護(hù)套式等。凸模的固定方法有臺肩固定、鉚接、螺釘和銷釘固定，粘結(jié)劑澆注法固定等。根據(jù)沖壓件的形狀和尺寸，沖孔凸模采用整體式的臺階式凸模，截面形狀是圓形，刃口形狀為平刃。裝配時將凸模壓入固定板內(nèi)，采用H7m6配合。根據(jù)國標(biāo)（GB2863.12-81）規(guī)定，凸模材料用T10A、Cr6WV、9Mn2V

31、、Cr12、Cr12MoV。刃口部分熱處理硬度前兩種為5860HRC，后三種為5862HRC，尾部回火至4050HRC。 凸模材料選用Cr12。 由于凸模一般不必進(jìn)行強度校核，但對于特別細(xì)長的凸模或凸模截面尺寸小而板料厚度大時，則應(yīng)進(jìn)行強度校核。1）、承壓應(yīng)力校驗沖裁時，凸模承受的壓應(yīng)力p,必須小于凸模材料強度允許的壓應(yīng)力p： p FAp 對于圓形凸模，由上式可得： dmin 4tp =(4×450×1.2)1000=2.16mm式中 F沖裁力(N)；p 凸模承受的壓應(yīng)力（Mpa）； A凸模最小截面積(²);p 凸模材料的許用壓應(yīng)力（Mpa）； d凸模最小直徑(m

32、m)； t毛坯厚度(mm) 毛坯材料的抗剪強度（Mpa）.沖孔凸模是臺階式最小直徑是4mm進(jìn)行沖裁的板料厚度為1.2mm。既不屬于細(xì)長桿，又不屬于板料厚的零件，所以凸模的強度足夠，壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核滿足要求。3.2.2落料凹模的設(shè)計凹模是在沖壓過程中與凸模配合直接對沖裁件進(jìn)行分離或成型的工作零件。凹模推薦采用材料為T10A、Cr6WV、9Mn2V、Cr12、Cr12MoV，熱處理硬度為5862HRC.凹模的材料選?。?Cr12.刃口形式：根據(jù)沖裁件的形狀、厚度、尺寸精度以及模具的具體結(jié)構(gòu)選用刃口，采用刃口形式為直通式。凹模外形尺寸：指的是其平面尺寸和厚度，凹模的外形一般為圓形和矩形兩種。根

33、據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形式采用圓形凹模。根據(jù)被沖材料的厚度和沖件的最大外形尺寸確定：凹模高度 HKD00.35×122.442.84mm凹模壁厚 C(1.52)H68.54485.68mm式中： H凹模高度mm； K系數(shù)； d最大直徑mm; C凹模厚度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H7m6過渡配合，上端面帶臺肩，以防下拉。凹模輪廓尺寸的確定：凹模輪廓尺寸包括凹模板的平面尺寸L×B以及厚度尺寸H。 Ll2c Bb×2c式中 l沿凹模長度方向刃口型孔的最大距離mm； b沿凹模寬度方向刃口型孔的最大距離mm； c凹模壁厚mm，考慮布置螺孔與銷孔的需要，

34、同時也要保證凹模的強度和剛度，計算時可參考沖壓模具及設(shè)備表4-29。圖3-4 落料凹模3.2.5凸、凹模的設(shè)計復(fù)合模中同時具有落料凹模和沖孔凹模的作用的作用的工作零件。凸凹模工作面的內(nèi)外緣均為刃口，內(nèi)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(yīng)受最小值限制。凸、凹模壁厚于模具結(jié)構(gòu)有關(guān)：當(dāng)模具采用正裝結(jié)構(gòu)時，內(nèi)孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當(dāng)模具為倒裝結(jié)構(gòu)時，若內(nèi)孔為直通式刃口形式，且采用下漏料方式，則內(nèi)孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應(yīng)該小些。在本模具設(shè)計中采用的是積聚廢料凸凹模，即積聚廢料凸凹模的最小壁厚：軸蓋沖模采用倒裝復(fù)合模，沖裁凸凹模內(nèi)孔有廢料積聚，經(jīng)查表，零

35、件的料厚為1.2mm，則最小壁厚為2.7mm。由工件圖可知，凸凹模的壁厚為10mm大于最小壁厚，滿足要求。如下圖：圖3-5 凸凹模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1.2mm，凸凹模的壁厚為2.3mm大于最小壁厚，滿足要求。3.2.6卸料零件計算上卸料采用剛性卸料裝置。壓力機(jī)滑塊上的打料橫梁通過打料棒、頂板、卸料塊、將制件從橫梁中打出。下卸料是采用橡膠作為彈性元件的彈性裝置。橡膠的自由高度：H自由=（3.54）S工作S工作工作行程與模具修模量式調(diào)整量（46）I和再加1。 S工作=（5.0+1+4）mm=10mm 則 H自由=（3.54）×1

36、0=3540mm; 取H自由=40mm橡膠的裝配高度 H=（0.851.0）H自由=3440mm則取 H=40mm.卸料彈簧設(shè)計計算：1)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)初定1根彈簧的卸料力為： F預(yù) = 20.598218433n=20.598218433KN2)根據(jù)預(yù)壓力F的大小，從冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)表8-40中初選彈簧規(guī)格，使Fj=2F預(yù)=2×20598.218433N=41196.436866N, 3)計算所選彈簧的預(yù)壓量hy: hy= F預(yù)×hjFj4.8mm4)檢查彈簧最大允許壓縮量，如滿足下列條件，則彈簧選得合適。 hjhyh工h修磨式中 hy彈簧預(yù)壓縮量； hy卸料板工作行程，

37、一般取料厚加1mm； h修磨凸、凹模修磨量，一般取410mm計算得知滿足條件要求，即彈簧選取：外徑：D=8mm; 鋼絲直徑：d=1.0mm; 自由高度：h自由=18.6mm; 3.2.7定位零件的確定定位零件的作用，是使條料或毛坯在精沖時確定正確的位置，從而保證沖出合格的制件，根據(jù)毛坯和模具不同的特點，采用不同形式的定位裝置，沖模中常見的定位裝置有定位板、定位銷、擋料銷、導(dǎo)料銷、測壓板等。對于帶有彈性卸料板的沖模，采用固定擋料銷的形式，在凹模的相應(yīng)位置留出空間，同時滿足沖件要求，而且經(jīng)濟(jì)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：d=4mm,熱

38、處理硬度：HRC4348.3.2.8卸料裝置的確定卸料板有卸料的作用，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(jī)工作臺下面的彈頂器或氣墊中獲得。卸料板上開孔大小，即卸料孔每側(cè)與凸模保持間隙C=(0.10.2)t,(t為材料厚度)。注：為保證裝配后卸料板的平行度，同一付模具各卸料螺釘?shù)拈L度L及孔深H都必須保持一致，相差不超過0.02mm.3.2.9推件裝置的設(shè)計推件裝置主要有剛性推件裝置和彈性推件裝置兩種。一般剛性的用得較多，它由打桿、推板、內(nèi)打桿和推件塊組成，如圖3-6a所示。有的剛性推件裝置不需要推板和連接推桿組成中間傳遞結(jié)構(gòu)，而由打

39、桿直接推動推件塊，甚至直接由打桿推件，如圖3-6b所示。其工作原理是在沖壓結(jié)束后上?；爻虝r，利用壓力機(jī)滑塊上的打料桿，撞擊上模內(nèi)的打桿與推件板（塊），將凹模內(nèi)的工件推出，其推件力大，工作可靠。內(nèi)打桿需要24根且分布均勻、長短一致。推板要有足夠的剛度，其平面形狀尺寸只要能夠覆蓋到內(nèi)打桿，不必設(shè)計的太大，以使安裝推板的孔不至太大。圖3-7為標(biāo)準(zhǔn)推板的結(jié)構(gòu)，設(shè)計時可根據(jù)實際需要選用。圖3-6 剛性推件裝置圖3-7 推板彈性推件裝置其彈力來源于彈性元件，它同時兼起壓料和卸料作用，如圖3-8所示。盡管出件力不大，但出件平穩(wěn)無撞擊，沖件質(zhì)量較高，多用于沖壓大型薄板以及工件精度要求較高的模具。圖3-8 彈性

40、推件裝置1橡膠 2推板 3連接推桿 4推件塊根據(jù)模具結(jié)構(gòu)特點，在設(shè)計過程中模具的推件裝置采用剛性推件裝置。3.2.10頂件裝置的確定頂件裝置一般是彈性的，其基本零件是頂件塊、頂桿和彈頂器。彈性頂件裝置的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠，沖件平直度較高，但沖件也易嵌入邊料，產(chǎn)生與彈性推件同樣的問題。在推件塊和頂件塊工作時與凹?？卓谂浜喜⒆飨鄬\動，要求模具處于閉合狀態(tài)時，其背后應(yīng)有一定空間，以備修模和調(diào)整的需要；模具處于開啟狀態(tài)時，必須順利復(fù)位，且工作面應(yīng)高于凹模平面0.20.5mm，以保證可靠推件或頂件；與凹模和凸模的配合應(yīng)保證順利滑動，一般與凹模的配合為間隙配合，推件塊或頂件塊的外形配合面可按h8制

41、造，與凸模的配合可呈較松的間隙配合，或根據(jù)料厚取適當(dāng)間隙。根據(jù)模具裝配關(guān)系頂件裝置采用頂桿方式，將滯留在凸凹模的制件頂出機(jī)構(gòu)。在軸蓋沖壓模設(shè)計中采用4的頂桿，因頂件力很小，4的頂桿滿足強度要求。3.2.11模柄的選用中小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機(jī)的滑塊上。常用的模柄形式如下： 1) 壓入式模柄：與上模座孔采用H7m6過度配合，并加銷釘防轉(zhuǎn)； 2）旋入式模柄：通過螺紋與模座連接，用螺釘防松，裝卸方便，多用于有導(dǎo)模的沖模； 3）凸緣模柄：用34個螺釘固定在上模座的窩孔內(nèi)，多用于較大型的模具上。 4）浮動模柄：允許模柄與模柄軸心線之間的偏離，可減少滑塊誤差對模具導(dǎo)向精度的影響。根據(jù)整體模具特點

42、和各種模柄的特點，采用凸緣模柄。3.2.12固定板的設(shè)計將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬ξ恢脡喝牍潭ê螅鳛橐粋€整體安裝在上模座或下模座上。模具中最常見的是凸模固定板，固定板分為圓形固定板和矩型固定板兩種，主要用于固定小型的凸模和凹模。凸模固定板的厚度一般取凹模厚度的0.60.8倍，其平面尺寸可與凹模、卸料板外形尺寸相同，但還應(yīng)考慮緊固螺釘及銷釘?shù)奈恢?。固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6、H7/n6，壓裝后將凸模端面與固定板一起磨平。固定板材料一般采用Q235或45鋼。墊板 墊板的作用是直接承受凸模得壓力，以降低模座所受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，從而影響凸模的正常工作。是否需要用墊板，

43、可按下式校核：P=F/A (2-50)式中 P-凸模頭部端面對模座得單位壓力（N）； F-凸模承受的總壓力（N）； A-凸模頭部端面支承面積（mm2）。如果P（模座材料的許用壓應(yīng)力），需要在凸模頭部支承面上加一塊硬度較高得墊板；如果P，可以不加墊板。據(jù)此，凸模較小而沖裁力較大時，一般需加墊板；凸模較大的，一般可以不加墊板。模座材料的許用壓應(yīng)力見表3-1。表3-1 模座材料的許用壓應(yīng)力模座材料/Mpa鑄鐵HT25090140鑄鋼ZG310-570110150根據(jù)上式計算得知墊板厚度一般取412mm。3.2.14導(dǎo)向零件導(dǎo)向零件是用來保證上模相對于下模的正確運動。對生產(chǎn)批量較大、零件公差要求較高、

44、壽命要求較長的模具，一般都采用導(dǎo)向裝置。模具中應(yīng)用最廣泛的是導(dǎo)柱和導(dǎo)套。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸規(guī)格根據(jù)所選標(biāo)準(zhǔn)模架和模具實際閉合高度確定，并保證有足夠的導(dǎo)向長度。導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般選用20鋼制造。為了增加表面硬度和耐磨性，應(yīng)進(jìn)行表面滲碳處理，滲碳后的淬火硬度為5862HRC。導(dǎo)板導(dǎo)向裝置分為固定導(dǎo)板和彈壓導(dǎo)板導(dǎo)向兩種，導(dǎo)板的結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化。第4章 沖模模架的型號與選擇4.1 模架的選擇根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模模架；另一類是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。導(dǎo)柱模模架 導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向

45、結(jié)構(gòu)形式分為滑動導(dǎo)向和滾動導(dǎo)向兩種?；瑒訉?dǎo)向模架的精度等級分為I級和級，滾動導(dǎo)向模架的精度等級分為0I級和0級。各級對導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級。這些技術(shù)條件保證了整個模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。4.1.2導(dǎo)板模模架  導(dǎo)板模模架有兩種結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)板模模架的特點是：彈壓導(dǎo)板對凸模起導(dǎo)向作用，并與下模座以導(dǎo)柱、導(dǎo)套為導(dǎo)向構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)；凸模與固定板是間隙配合而不是過渡配合，因而凸模在固定板中有一定的浮動量，這樣的結(jié)構(gòu)形式可以起保護(hù)凸模的作用。因而導(dǎo)板模模架一般用于帶有細(xì)小凸模的級

46、進(jìn)模。4.2模座的選擇模座一般分為上、下模座，其形狀基本相似。上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機(jī)滑塊和工作臺連接，傳遞壓力。因此，必須十分重視上、下模座的強度和剛度。模座因強度不足會產(chǎn)生破壞；如果剛度不足，工作時會產(chǎn)生較大的彈性變形，導(dǎo)致模具的工作零件和導(dǎo)向零件迅速磨損，這是常見的卻又往往不為人們所重視的現(xiàn)象。在選用和設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點：盡量選用標(biāo)準(zhǔn)模架而標(biāo)準(zhǔn)模架的形式和規(guī)格就決定了上、下模座的形式和規(guī)格。如果需要自行設(shè)計模座，則圓形模座的直徑應(yīng)比凹模板直徑大3070mm，矩形模座的長度應(yīng)比凹模板長度大4070mm，其寬度可以略大或等于凹模板的寬度。模座的厚度可參

47、照標(biāo)準(zhǔn)模座確定，一般為凹模板厚度的1.01.5倍，以保證有足夠的強度和剛度。對于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實際需要，按鑄件工藝性要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。 所選用或設(shè)計的模座必須與所選壓力機(jī)的工作臺和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核。比如，下模座的最小輪廓尺寸，應(yīng)比壓力機(jī)工作臺上漏料孔的尺寸每邊至少要大4050mm。 模座材料一般選用HT200、HT250，也可選用Q235、Q255結(jié)構(gòu)鋼，對于大型精密模具的模座選用鑄鋼ZG35、ZG45。 上、下模座的導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝孔的位置尺寸必須一致，其孔距公差要求在±0.01mm以下。模座上、下面的平行度、導(dǎo)柱導(dǎo)套安裝孔與模座上、下

48、面的垂直度等要求應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的沖模模架零件技術(shù)條件的有關(guān)規(guī)定。 模座的上、下表面粗糙度為Ra1.6 0.8m，在保證平行度的前提下，可允許降低為Ra3.21.6m。 根據(jù)條件要求和從零件的大小、精度、送料方向等方面判斷，軸蓋零件尺寸較小屬于小型的沖壓件，精度要求不高，所以在模架選用后側(cè)導(dǎo)柱模座形式的模架。后側(cè)導(dǎo)柱式模架，L=60400mm。兩個導(dǎo)柱裝在后側(cè)，可以三面送料，操作方便，由于沖壓件尺寸較小不易引起偏心矩而使模具歪斜。同時，該模座適用于沖壓中的精度的較小沖壓件的模具。第5章 模具的裝配和沖裁過程5.1模具的裝配對于導(dǎo)柱復(fù)合模的裝配，應(yīng)以凸凹模作為裝配基準(zhǔn)。先將裝有凸凹模的固定板用螺栓和銷

49、釘安裝、固定在指定的模座的相應(yīng)位置上，再按凸凹模的內(nèi)形裝配、調(diào)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作為基準(zhǔn)裝配、調(diào)整落料凹模相對凸凹模的位置、調(diào)整間隙，用螺釘固定。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(zhǔn)裝下模；3、調(diào)整凸凹模的間隙；4、安裝其他輔助零件；5、檢查模具，并進(jìn)行試沖裁。5.2沖裁過程將板料放到17卸料板上，通過4擋料銷的定位來控制板料的加工位置，壓力機(jī)通過模柄14帶動上模座10向下運動，落料凹模5進(jìn)行落料，凸模15進(jìn)行沖孔，此時落料沖孔同步進(jìn)行，廢料從凸

50、凹模18孔中落下。落料沖孔完成后上模座上移，卸料板17利用彈簧的彈力將板件推出；打桿13向下推動推板12和推桿11將落料沖孔零件從凹模型腔中推出。第六章 模具零件加工工藝編制工藝過程卡(1)驅(qū)動器支架毛坯尺寸210×210×50mm數(shù)量1零件名稱落料凹模序號材料Cr12MoV工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料按尺寸210×210×50mm備料2銑削銑削六面達(dá)到要求，互為直角。銑床3平面磨磨光兩大平面厚度達(dá)要求，并磨兩相鄰側(cè)面達(dá)四面垂直，退磁。磨床4鉗工劃線 劃出各孔徑中心線并劃出凹模型孔輪廓尺寸鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓?，凹模型孔穿線孔攻絲 攻螺紋絲到要求

51、5熱處理淬火 使硬度達(dá)6064HRC熱處理爐6平面磨磨光兩大平面，使厚度達(dá)要求磨床7線切割割凹模洞口，并留0.010.02研余量線切割機(jī)床8研磨研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達(dá)0.8um配推件塊到要求9鉗工修模達(dá)到設(shè)計要求10檢驗按產(chǎn)品零件圖檢驗工藝過程卡(2)驅(qū)動器支架毛坯尺寸20×70mm數(shù)量2零件名稱沖孔凸模序號材料Cr12MoV工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1下料按尺寸20×70mm切斷鋸床2車外圓按圖紙車削外形，單邊留0.2mm的精加工余量車床3鉗工劃線劃出各個孔的位置，型孔輪廓線4熱處理按熱處理工藝進(jìn)行，硬度58-62HRC5磨外圓磨外圓、兩端面，留研磨量0.01mm磨床6研磨研磨外圓達(dá)到要求，保證其外圓同軸度0.02mm磨床7鉗工精修達(dá)到設(shè)計要求工藝過程卡（3）驅(qū)動器支架毛坯尺寸130×130×70mm數(shù)量1零件名稱凸凹模序號材料Cr12MoV工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料按尺寸130×130×70mm備料2車削車削外形，鉆10的孔后進(jìn)行鏜孔加工，按圖設(shè)計尺寸均留0.3mm的磨削量車床3銑削按圖紙尺寸銑削上型腔