沖壓設計本科生畢業(yè)論文

1、 . 第一章 緒論31.1 前言31.2 沖壓的基本工序與模具41.3 沖壓技術的現狀與發(fā)展方向4第二章零件的工藝分析82.1 零件圖82.2 零件圖的工藝分析10第三章 沖裁力、卸料力、頂出力的計算123.1 沖裁力的計算123.2 卸料力的計算133.3 頂件力的計算143.4 計算總沖裁力14第四章 初選壓力機154.1 壓力機的選取原則154.2 選取壓力機15第五章 凸模的結構設計165.1 凸模選取原則165.1.1 精確定位165.1.2 防止拔出165.2 凸模的結構165.3 計算凸模長度17第六章 凹模的結構設計196.1 凹模結構196.2 計算凹模厚度19第七章 刀刃的

2、尺寸計算207.1 配作法制模刃口尺寸計算207.1.1 凸模刃口尺寸20第八章 壓力中心的計算22第九章 定位中心的設計239.1 擋料銷239.2 彈性定位銷239.2.1 彈簧的選取24第十章 卸料裝置的設計2610.1 卸料板的選取2610.2 彈性元件的選取與計算2610.2.1 彈性元件選取2610.2.2 確定橡膠參數2610.3 卸料螺釘的選取28第十一章 頂料裝置的設計3011.1 頂料裝置的選取3011.2 圓柱彈簧參數的選取30第十二章 沖模導向的設計32第十三章 其他零件的設計33第十四章 模架和其他零件的選用3514.3 模座3614.4 模柄的選擇3614.5 固定

3、板的選擇3714.6 墊板的選擇3714.7 緊固件的選擇3714.8 限位圈的選擇3714.9 模具主要零件的尺寸規(guī)格與閉合高度38第十五章 模的安裝和安全技術39第十六章 整個模具的動作分析40總結.41致42參考資料4334 / 36第一章 緒論1.1 前言 沖壓形成是一個涉與領域機器廣泛的行業(yè)，深入到制造業(yè)的方方面面，在國外，沖壓被稱為板料成形。沖壓形成加工是通過沖壓模具來實現的。沖壓模具是大批量生產同形產品的工具，是沖壓形成的主要工藝裝備。使用沖壓模具生產零部件，具有生產效率高、質量好、成本低，節(jié)約能源和原料和原材料等一系列優(yōu)點，其生產的制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生

4、產效率和低能耗，是其他加工制造方法所不能比擬的，它以成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向。而整個模具發(fā)展業(yè)已很大程度上決定著現代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高。因此模具工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展起舉足輕重的作用。早在1989年3月國務院頒布的關于當前產業(yè)政策要點的決定中，就把模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位、生產和基本建設序列的第二位（僅次于大型發(fā)電設備與相應的輸變設備），確立模具工業(yè)在在國民經濟中的重要地位。1997年以來，又相繼把模具與其加工技術和設備列入了當前國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術目錄和鼓勵外商投資產業(yè)目錄。經國務院批準，從1997至2000年，對80多國家有專業(yè)模具廠實

5、行增值稅返還70%的優(yōu)惠政策，以扶植模具工業(yè)的發(fā)展。從1977年開始，我國模具工業(yè)產值也超過了機床工業(yè)產值。據統(tǒng)計，在家電、玩具等輕工行業(yè)，近90%的零件是模具生產的；在飛機、汽車、農機和無線電行業(yè)，在這個比例也超過60%。從產值看，20世紀80年代以來，美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家模具行業(yè)的產值已超過機床行業(yè)，并又有繼續(xù)增長的趨勢。據國際生產技術協會預測，到2010年，產品零件粗加工的75%、精加工的55%將由模具完成，以上的金屬板材、80%以上的塑料都將通過模具轉化成產品。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

6、）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。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。 與機械加工與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。主要表現如下。 (1)沖

7、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。這是因為沖壓是依靠沖模和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

8、，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具有專用性，有時一個復雜零件需要數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，從而獲得較好的經濟效益。 沖壓地、在現代工業(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)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電與輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當的大，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，現在大多數也被質量輕、剛度好的沖壓件所

9、代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新換代等都是難以實現 的。1.2 沖壓的基本工序與模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不一樣，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種

10、單一工序。 在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。 復合沖壓在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級進沖壓在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復合-級進在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。 沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為

11、沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環(huán)。1.3 沖壓技術的現狀與發(fā)展方向 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和

12、發(fā)展。其主要表現和發(fā)展方向如下。(1).沖壓成形理論與沖壓工藝方面 沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規(guī)律研究與坯料與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(fā)展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法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與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，可實現工藝與模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也

13、縮短了制模具周期。 研究推廣能提高生產率與產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝與無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT1617級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件

14、，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優(yōu)越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替?zhèn)鹘y(tǒng)模具進行板料曲面成形的一種先進技術，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(tài)，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殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統(tǒng)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。 (2)沖模是實現沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發(fā)展:

15、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、高壽命與多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料與其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以與模具CAD/CAM技術也在迅速發(fā)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與其制造技術也得到了迅速發(fā)展。 精密、高效的多工位與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沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等

16、工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達25微米，進距精度23微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產成套轎車覆蓋件模具，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，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。 模具制造技術現代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削與拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但

17、具有加工速度高以與良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且與傳統(tǒng)切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創(chuàng)成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現了當今電火花加工機床

18、的技術水平；慢走絲線切割技術的發(fā)展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=010.2微米;精度磨削與拋光已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續(xù)軌跡坐標磨床與自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發(fā)展,現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施與簡單操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RP

19、M技術快速成形三維原型后，通過瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發(fā)研制的“M-RPMS-型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統(tǒng)，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。(3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的

20、沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發(fā)展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000K

21、N“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在一樣的時間，加工沖壓件的數量為普通壓力機的410倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業(yè)。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新換代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發(fā)展起來、國亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統(tǒng)（

22、FMS）代表了沖壓生產新的發(fā)展趨勢。FMS系統(tǒng)以數控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統(tǒng)、自動上料與下料系統(tǒng)，生產過程完全由計算機控制，車間實現24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標準化與專業(yè)化生產方面 模具的標準化與專業(yè)化生產，已得到模具行業(yè)和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)

23、國家模具標準化生產程度已達70%80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業(yè)化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業(yè)化制造某類產品的沖裁?；驈澢?，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業(yè)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業(yè)發(fā)展的要求，主要體現在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規(guī)格較少，大多數標準件廠家未形成規(guī)?；a，標準件質量也還存在較多問題。另外

24、，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。第二章零件的工藝分析2.1 零件圖圖1.1 零件1、工藝方案分析該工件包括落料、拉深兩個基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，首次拉深一，再次拉深。采用單工序模生產。方案二：落料+拉深復合，后拉深二。采用復合模+單工序模生產。方案三：先落料，后二次復合拉深。采用單工序模+復合模生產。方案四：落料+拉深+再次拉深。采用復合模生產。方案一模具結構簡單，但需三道工序三副模具，成本高而生產效率低，難以滿足大批量生產要求。方案二只需二副模具，工件的精度與生產效率都較高，工件精度也能滿足要求，操作方便，成本較低。方案三也只需要二副模具，制造難

25、度大，成本也大。方案四只需一副模具，生產效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求，但模具成本造價高。通過對上述四種方案的分析比較，該件的沖壓生產采用方案二為佳。2、 主要工藝參數的計算(1)確定修邊余量該件h=70mm，h/d=70/50=1.4,查沖壓工藝與模具設計表4-10可得 則可得拉深高度H H=h+=70+3.8=73.8mm(2)計算毛坯直徑D由于板厚小于1mm，故可直接用工件圖所示尺寸計算，不必用中線尺寸計算。 D= =(3)確定拉深次數按毛坯相對厚度t/D=0.8/130和工件相對高度H/d=73.8/50=1.36查沖壓工藝與模具設計表4-15可得n=2，初步確定需要兩次拉成，

26、同時需增加一次整形工序。(4)計算各次拉深直徑由于該工件需要兩次拉深，查沖壓工藝與模具設計表4-11可得，首次拉深系數m和二次拉深系數m: m=0.53 m=0.76初步計算各次拉深直徑為： d= mD=0.5313069mm d=mD=0.7613050mm(5)選取凸凹模的圓角半徑考慮到實際采用的拉深系數均接近其極限值,故首次拉深凹模圓角半徑r應取大些,根據壓工藝與模具設計表4-7知：r=10t=100.8=8 mm由沖壓工藝與模具設計式（4-49）和式（4-50）即：r=(0.70.8) r和r=(0.70.8)r計算各次拉深凹模與凸模的圓角半徑，分別為： r=8 mm r=6 mm r

27、=6 mm r=5 mm (6)計算各次工序件的高度根據沖壓工藝與模具設計式（4-39）計算各次拉深高度如下： H=1/4(D)=1/4（）=49mm H=1/4=(D) =1/4=()mm2.2零件圖的工藝分析沖壓件工藝性是指沖壓零件在沖壓加工過程中加工的難易程度。雖然沖壓加工工藝過程包括備料沖壓加工工序必要的輔助工序質量檢驗組合、包裝的全過程，但分析工藝性的重點要在沖壓加工工序這一過程里。而沖壓加工工序很多，各種工序中的工藝性又不盡一樣。即使同一個零件，由于生產單位的生產條件、工藝裝備情況與生產的傳統(tǒng)習慣等不同，其工藝性的涵義也不完全一樣。這里我們重點分析零件的結構工藝性。首先，我們必須清

28、楚沖裁件的結構要素，其要素包括：（選自沖壓工藝與模具設計P45）(1)、沖裁件的、外形轉角處應避免尖銳的轉角，應有適當的圓角。一般應有R>0.5t(t為板料厚度)的圓角，否則模具壽命將明顯降低。(2)、沖裁件上應盡量避免窄長的懸臂和凹槽。最好b > 2t、l < 3t。對于高碳鋼、合金鋼等硬質材料，允許值應增大30%50%；對于黃銅、純銅和鋁等軟材料，可減少20%25%。(3)、沖裁件上孔與孔之間，孔到零件邊緣的距離，受模具強度和制件質量的限制，其值不能太小，一般要求 b 2t(4)、因受凸模強度和穩(wěn)定性的限制，沖裁件的孔不能太小結合實際圖紙得出如下工藝分析： 零件是在已拉抻

29、完成了的圓形體上小沖孔，筒形長為，要求沖出4個的小孔，兩上一列，共4列，各自分布在的角方向上，從結構上分析來看，兩側孔的要求同心度較高，因此模具結構設計采取上下孔同時沖出的工藝方案。但是一次沖孔只能完成對稱的兩列與4個孔，所以要分兩次沖孔才能完成，側壁上的4個孔，那么就需要高置一個定位裝置來控制第二次沖孔的定位。其次如果采用一般的單懸臂式沖孔模，沖裁時模具體做法受偏載，工作不平穩(wěn)，將加速刃口的磨損，降低模具的壽命，該模具一次對稱沖兩件，工作平穩(wěn)，同時也能減小刃口的磨損。考慮到取放工件的方便采用后側導柱模架導向沖裁。最后是關于是否要確定排樣方案，根據排樣概念分析如下：加工此零件為大批大量生產，沖

30、壓件的材料費用約占總成本的60%80%之多。因此，材料利用率每提高1%，則可以使沖件的成本降低0.4%0.5%。在沖壓工作中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量的生產中，較好的確定沖件的形狀尺寸和合理的排樣的降低成本的有效措施之一。由于材料的經濟利用直接決定于沖壓件的制造方法和排樣方式，所以在沖壓生產中，可以按工件在板料上排樣的合理程度即沖制某一工件的有用面積與所用板料的總面積的百分比來作為衡量排樣合理性的指標。同時屬于工藝廢料的搭邊對沖壓工藝也有很大的作用。通常，搭邊的作用是為了補充送料是的定位誤差，防止由于條料的寬度誤差、送料時的步距誤差以與送料歪斜誤差等原因而沖出殘缺的

31、廢品，從而確保沖件的切口表面質量，沖制出合格的工件。同時，搭邊還使條料保持有一定的剛度，保證條料的順利行進，提高了生產率。搭邊值得大小要合理選取。 （選自沖壓工藝與模具設計P55）根據零件具有對稱性以與裝料的特點分析得出，排樣方案沒有必要。第三章 沖裁力、卸料力、頂出力的計算3.1 沖裁力的計算1、 制件的毛坯為簡單的圓形件，而且尺寸比較小，考慮到操作方便，宜采用單排。 于t=0.8mm,查沖壓工藝與模具設計附表7軋制薄鋼板擬選用規(guī)格為：0.85001000 的板料。2、 排樣設計圖3查沖壓工藝與模具設計表2-10，確定搭邊值 兩工件間的橫搭邊a=1.2mm；兩工件間的縱搭邊a=1.0mm；

32、步距S=d+a=50+1=51mm； 條料寬度B=（D+2a+）=52.8故一個步距的材料利用率為：=A/BS100 =/BS100 =72.9由于直板材料選取0.85001000 故每塊板料可裁剪919=171個工件故每塊板料（0.85001000）的利用率為：=nA/LB100 =171(d/2)100 =67根據教材知識，采用沖裁力公式：( 沖壓工藝與模具設計實用手冊P175 ) .2.1式中： 沖裁輪廓的總長度析料厚度板料的抗拉強度沖裁件為20號鋼，抗拉強度=353500取=400那么： =3.14161.5400 =301443.2 卸料力的計算一般情況下，沖裁件從板料切下以后受彈性

33、變形與收縮影響。會使落料件梗塞在凹模，而沖裁后剩下的板料則箍緊在凸模上。從凸模上將沖件或廢料卸下來所需的力稱卸料力。影響這個力的因素較多，主要有材料力學性能、模具間隙、材料厚度、零件形狀尺寸以與潤滑情況等。所以要精確地計算這些力是困難的，一般用下列經驗公式計算： 根據選自沖壓工藝與模具設計知識，采用經驗公式：=.2.2式中：為卸料力為卸料系數，其值查表（1-7）為沖裁力表1-7 卸料力、推件力、頂件力系數、材料種類板料厚度/鋼0.1>0.10.5>0.52.5>2.56.5>6.50.060.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.

34、 10.0650.0500.0450.0250.140.080.060.050.03黃銅、紫銅0.020.060.030.09鋁、鋁合金0.0250.080.030.07 表1那么： =0.0430144 =1205.76(此卸料力為單孔卸料力)3.3 頂件力的計算根據選自沖壓工藝與模具設計知識，采用經驗公式；=.2.3式中: 為頂件力為頂件力系數，其值見表（1-7）為沖裁力那么； =0.0630144 =1808.643.4 計算總沖裁力 根據選自沖壓工藝與模具設計知識，采用總沖壓力的計算公式：=+2.4式中： 為總沖裁力=8=301448=241152為總卸料力=4=1205.764=48

35、23.04為總頂件力=4=18080.644=72322.56那么： =2411852+4823.04+72322.56 =318297.6第四章 初選壓力機4.1 壓力機的選取原則根據總的沖壓力選取大于總沖壓力的壓力機沖裁。選擇合適的壓力機型號，使之與模具行成合理的配置關系，可提高模具使用過程中的安裝可靠性，從而提高產品質量、生產率和模具壽命。選擇壓力機型號主要是使其技術規(guī)格能符合模具成型工藝的要求，主要考慮公稱壓力、閉合高度、滑塊行程以與工作臺墊板尺寸等。根據所要完成的沖壓工藝性質，生產批量的大小，沖壓的集合尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。對于中小型的修邊件主要采用開式機械壓力機。雖然開

36、式沖床的剛度差，在沖壓力的作用下床身的變形能破壞修邊模的間隙分布，降低模具的壽命和修邊件的表面質量。可是它提供了極為方便的操作條件和非常容易安裝的機械化附屬裝置的特點，使它成為目前中、小型沖壓設備的主要形式。根據沖壓件的尺寸、模具的尺寸和沖壓力來確定沖壓設備的規(guī)格。1、壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需要的總沖壓力，即：>2、機的行程大小應適當。由于壓力機的行程影響到模具的開高度，對于修邊等模具，其行程不宜過大，以免發(fā)生凸模與導板分離（導板模）或滾珠導向裝置脫開的不良后果。3、沖模的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間。4、壓力機工作臺的尺寸必須

37、大于模具下模座的外形尺寸并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時，對工作臺的受力條件也是不利的。4.2 選取壓力機根據上述原則，我們查表選用開式壓力機(沖模設計手冊表C-1)開式沖壓機的重要參數如下:噸位: 行程： 模柄孔： 第五章 凸模的結構設計5.1 凸模選取原則為了保證凸模能夠正常工作，設計任何結構形式的凸模都必須滿足如下三原則。5.1.1 精確定位凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中其軸線或母線不允許發(fā)生任何的移位，否則將造成沖裁間隙不均勻，降低模具壽命，嚴重時造成啃模。5.1.2 防止拔出回程時，卸料力對凸模產生拉伸作用。凸模結構應能防止凸模從固定板中拔出來

38、5.1.3 防止轉動對于一些截面比較簡單的凸模，例如長圓形、半圓形、矩形等，為了使凸模固定板上安裝凸模的型孔加工容易，常常將凸模固定段簡化圓形。這時就必須保證凸模在工作過程中不發(fā)生轉動，否則將出現啃?，F象。5.2 凸模的結構根據沖孔的形狀和尺寸設計（圖形如下）圖4.1凸模5.3 計算凸模長度根據選自沖壓工藝與模具設計知識可得公式+.4.1式中： 凸模固定板厚度彈壓卸料析厚度預壓狀態(tài)下橡膠的高度是凸模端面縮進卸料板的距離那么:30+20+31.50.2 =81.35.4凸模強度校核根據選自沖壓工藝與模具設計知識可以得到以下： 5.4.1 凸模抗壓能力校核凸模能正常工作其最小截面承受的壓應力必須小

39、于凸模材料允許的壓應力= 4.2式中： 凸模最小截面的壓應力沖裁力凸模最小截面積 凸模材料許用應力則：=1505.4.2凸?？v向抗彎能力校核由歐拉公式可解得凸模不發(fā)生失穩(wěn)彎曲的最小長度為：4.3式中： 凸模材料的彈性模量，一般模具鋼可取=2.2凸模最小截面慣性矩彎曲安全系數，淬火鋼沖裁力則： 83.1所以合格第六章 凹模的結構設計6.1 凹模結構根據零件圖形，凹模的外形尺寸與護零件的部尺寸穩(wěn)合，并且一端要壓入在凹模體，凹模的中心部位為空心，為了便于廢料的排出，應將制成一定的錐度，根據零件圖的尺寸要求，不能以凹模的端面定位，那么定位基準設在凹模體側面上。6.2 計算凹模厚度按以下經驗公式計算：.

40、5.1式中： 沖裁力凹模材料修正系數，見表2-18凹模刃口周邊長度修正系數，見表2-18那么:確 表2-18凹模厚度按刃口長度修正系數刃口長度/mm<50507575150150300300500>500修正系數11.121.251.371.501.60第七章 刀刃的尺寸計算7.1 配作法制模刃口尺寸計算采用配作法制模時,刃口尺寸的計算與處理基本作法如下：落料時，只計算凹模刃口尺寸，制造公差取工件相應尺寸公差的1/4。凸模刃口尺寸不需計算，在凸模的工作圖上只注凹模相應刃口尺寸的基本尺寸，不注公差。在技術要求中注寫“刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，保證單邊間隙為”。沖孔時則只計算凸模刃口

41、尺寸并取工件相應尺寸公差的1/4為其制造公差，不計算凹模刃口尺寸，在凹模工作圖上只注相應凸模刃口的基本尺寸，不注公差。并在技術要求中注寫“刃口尺寸按凸模實際尺寸配作，保證單邊間隙為”。對于非規(guī)則形狀的沖裁，落料凹模刃口尺寸隨刃口磨損量增大的變化情況，沒有圓形落料凹模刃口尺寸磨損后只增大那樣單一的變化規(guī)律；沖孔凸模沒有圓形沒有圓形沖孔凹模刃口尺寸磨損后只減小那樣單一的變化規(guī)律；無論是落料凹模還是沖孔凸模，磨損后刃口尺寸的變化均有可能有三種情況：磨損后尺寸增大，簡稱A類尺寸；磨損后尺寸減小，簡稱B類尺寸；磨損后尺寸不變，簡稱C類尺寸。A類尺寸： .6.1B類尺寸： .6.2C類尺寸： .6.3式中

42、 與A類尺寸對應的工件尺寸允許的最大值（mm）與B類尺寸對應的工件尺寸允許的最小值（mm）與C類尺寸對應的工件尺寸允許的最小值（mm）7.1.1 凸模刃口尺寸根據選自沖壓工藝與模具設計知識，采用B類尺寸用圓形沖孔凸模刃口尺寸計算公式：.6.4式中： 與B類尺寸對應的工作尺寸允許的最小值補償刃口磨損量系數，見表2-21；為工作公差數值表2-21補償刃口磨損量系數x工件尺寸公差等級XIT10級以上1IT1113級0.75IT14級以下0.5 表2材料為20號鋼，料厚t=1.5mm未注公差尺寸為IT14級，凸模屬于軸類尺寸，查標準公差數值表（GB1800-70）確定的公差尺寸偏差值如下：那么利用上面

43、公式計算： =7.1.2 凹模刃口尺寸 刃口尺寸按凸模實際尺寸配作，取,保證單邊間隙為0.045值查沖壓工藝與模具設計，表1-3金屬材料沖裁間隙20號鋼第八章 壓力中心的計算 為了保證壓力機和模具平穩(wěn)的工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心線重合，對于使用模柄的中小型模具就是要使其壓力中心與模柄軸線相重合，否則將會使沖模和壓力機滑塊承受側向力，產生偏移，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，還會引起壓力機導軌的磨損、影響壓力機精度，嚴重時會損壞模具和設備，造成沖壓事故。任何幾何圖形的重心就是其壓力中心。對于復雜工件和多凸模沖裁的壓力中心，可利用力矩原理用計算法求得，即分力對某坐標軸力矩

44、之和等于其合力對該坐標軸的力矩。在實際生產中，可能出現沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生沖壓變形的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結構考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時應注意使壓力中心偏離不致超出所選壓力機所允許圍。該模具一次沖裁兩件，對稱沖孔，受力均勻平衡，所以壓力中心取在稱線上，不用再計算。第九章 定位中心的設計9.1 擋料銷擋料銷的作用是擋住條料搭邊或沖件輪廓以限定條料送進的距離。因圓柱頭擋料銷結構簡單，制造容易，故選用圓柱頭固定擋料銷，固定在凹模上。用來整體定位護零件的橫向位置，采用凹模體兩側面定位，那么在安裝凹模時，應注意與凹模體上的定位銷之間的尺寸做出相應的要求。擋料銷用4

45、5號鋼制造，淬火硬度為，其結構如下圖：圖9.1 擋料銷9.2 彈性定位銷另一個定位裝置是用來定位第二次沖孔時防止護零件旋轉的定位，考慮到護零件的裝入和取出方便，采用彈性式定位銷，其結構圖如下： 圖9.2彈性定位銷(a)圖9.3彈性定位銷(b)定位銷的尺寸與凸模的尺寸一致，其余尺寸根據具體實體的尺寸而定。9.2.1 彈簧的選取彈簧選用按（GB208980）、尺寸參數如下：材料直徑彈簧中徑節(jié)距工作極限載荷單圈彈簧工作極限載荷下變形量單圈彈簧剛度最大心軸直徑最小導筒直徑dmmmmPmmNmmKmmmm1.412.05.0771.493.27721.88.615.41.612.04.66101.992

46、.73037.48.415.6 表9.1根據受力情況選用相應的彈簧導筒的外徑為直徑以配合定位銷為主。第十章 卸料裝置的設計10.1 卸料板的選取彈性卸料板卸料力小，卸料均勻，工件平整，故采用彈性卸料方式。彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件組成。根據凹模形狀卸料板選用長方形，其平面形狀尺寸等于凹模尺寸，厚度取。卸料板的成形孔形狀基本上與凹?？滓粯?，加工時與凹模配合加工。卸料螺釘采用標準的圓柱頭六角卸料螺釘M16，數量為4個，各卸料螺釘的長度一致，以保證裝配后卸料板水平和均勻卸料。10.2 彈性元件的選取與計算10.2.1 彈性元件選取根據前面的卸料力計算,卸料力不大,彈性元件可以選用安裝方

47、便的圓柱橡膠塊。10.2.2 確定橡膠參數橡膠參數計算步驟為：根據分折，采用橡膠塊卸料,用4塊聚氨酯橡膠塊卸料，每塊承受1205.76N.則：=1205.76N考慮橡膠塊的工作壓縮量較大，取預壓縮率，并由表10-1查得單位壓力按公式： .10.1 式中： 為橡膠塊截面積為橡膠塊所受的壓力為橡膠塊受壓時的單位壓力那么：=1205.76/1.1=1096.15橡膠壓縮率（%）橡膠單位壓力合成橡膠聚氨酯彈性體100.261.1150.50200.702.5251.06301.524.2352.105.6 表10-1橡膠壓縮率與單位壓力選用直徑為16的卸料螺釘，選取彈體穿卸料螺釘孔的直徑，則彈性體的外

48、徑D可按下式求得：10.2為了保證足夠的卸料力,以獲得更平整的工件,需要加大壓料力取計算預壓力: 10.3求橡膠塊的自由高度: .10.4式中: 為工作行程為橡膠塊極限壓縮率，對于硬度為邵氏7080A的聚氨酯橡膠，則應取35%。硬度越高，值越小。這里取=30%。橡膠塊預壓縮率，聚氨酯橡膠=那么： 取橡膠塊高度的校核： 經校核合格。求極限壓縮量： =10.5則： = =預壓縮量： 10.6則： 橡膠塊工作極限下的壓縮量： 10.7橡膠塊預壓下的高度： 10.8工作行程的校核： 10.9經校核合格。10.3 卸料螺釘的選取卸料螺釘長L的確定 直徑為16的卸料螺釘經查教材附表27圓柱頭六角螺釘（GB

49、2867.6-81）可得螺釘的頭高為h=16mm.模座沉孔深度的計算： 10.10式中： 螺釘頭部高度卸料板工作行程，一般取為板料厚度；凸模預計總刃磨量，板料厚度大時取值。則： 則剩余高度為10.11式中: 固定板厚度墊板厚析預壓后彈性元件的高度螺釘在上模板的高度。則： 凸模經刃磨后，在重新安裝彈壓卸料板時，在螺釘頭部應加墊圈，其厚度為刃磨量。第十一章 頂料裝置的設計11.1 頂料裝置的選取根據預壓力=3617.28估算極限工作壓力：.11.1則：因此選取圓柱彈簧。11.2 圓柱彈簧參數的選取查表30-2-8圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸與參數(按GB2008-90)材料直徑彈簧中徑節(jié)距工作極限載荷單

50、圈彈簧工作極限載荷下變形量單圈彈簧剛度最大心軸直徑最小導筒直徑dmmmmPmmNmmKmmmm126521.763848.6197414882 表11.1計算工作行程:在預壓力作用下的安裝高厚為：初求彈簧的自由高度：=11.2=初求彈簧的有效圈數：根據 12.3則： 圈取圈彈簧的實際高度：11.4最小載荷的計算：最小載荷是兩上凹模和一個凹模體的重量。凹模：凹模體：最小工作載荷下的高度： 在預壓力時的高度： 極限壓縮高度： =10.5彈簧的校核： .10.6滿足要求校核合格。規(guī)格標記為:彈簧.第十二章 沖模導向的設計 在前面已提到考慮到取入工件的方便選用后側導柱導向機構，采用普通型的后側導柱。其

51、：上模坐的公差配合為： 導套與導柱的公差配合為： 導柱與下模坐的公差配合為：第十三章 其他零件的設計 模具的聯接螺釘、卸料螺釘、卡圈、圓柱銷等零件全部采用標準零件，而有的特殊螺釘需要單獨加工，如固定側向定位的銷的螺釘就需要單獨設計加工而得。至于墊板、卸料板、凸模固定板可根據沖壓工藝與模具設計知識或經驗方法設計加工而得，其圖分別如下：上模墊板；圖13.1上模墊板上模卸料板：圖13.2 上模卸料板上凸模固定板：圖13.3上凸模固定板第十四章 模架和其他零件的選用14.1 模架 模架選用后側導柱模架，這種模架的導柱分布在模座的一側，兩個導柱的直徑一樣，可避免上模與下模錯裝而發(fā)生啃模事故。該模架滑動平穩(wěn)、導向準確牢靠，可保證均勻的沖裁間隙，提高模具的刃磨壽命，并使模具的調試簡單化。此類模架只適用于橫向送料，其優(yōu)點是工作面開敞，適于大件邊緣沖裁和沖孔。