[工學(xué)]沖壓模具設(shè)計

1、武漢生物工程學(xué)院武漢生物工程學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)論論文文 (設(shè)設(shè)計計) 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） 目 錄 摘 要 . 關(guān)鍵詞 . ABSTRACT . KEY WORDS . 緒 論 .1 0.1 沖壓及沖壓模具的概念、特點 .1 0.2 沖壓的基本工序及模具 .1 0.3 本課題的目的和意義 .2 第 1 章 沖裁件的工藝分析 .2 1.3 工件尺寸精度 .3 1.4 翻邊孔尺寸計算 .4 1.4 彎曲展開尺寸計算 .4 1.6 拉深展開長度計算 .6 第 2 章 沖裁工藝方案的確定 .7 第 3 章 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 .8 第 4 章 模具總體設(shè)計 .9 4.1 模具類型的選擇 .9

2、4.2 操作方式 .9 4.3 卸料、出件方式 .9 4.4 確定送料方式 .10 4.5 確定導(dǎo)向方式 .10 第 5 章 模具設(shè)計計算 .10 5.1 排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率 .10 5.2 沖壓力的計算 .15 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） 5.3 壓力中心的確定 .17 5.4 模具刃口尺寸的計算 .18 第 6 章 主要零部件設(shè)計 .20 6.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .20 第 7 章 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) .22 7.1 校核模具閉合高度 .22 7.2 沖壓設(shè)備的選定 .23 第 8 章 設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標準件 .23 第 9 章 模

3、具的裝配與調(diào)試 .24 參考文獻 .26 設(shè)計總結(jié) .27 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） 空調(diào)導(dǎo)流板沖壓模具設(shè)計空調(diào)導(dǎo)流板沖壓模具設(shè)計 摘摘 要要 沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用于材質(zhì)較軟的金屬成型，可以一次成型形 狀復(fù)雜的精密制件。本課題就是將石化、化工、電力等行業(yè)的法蘭密封結(jié)構(gòu)中的墊片作為設(shè)計 模型，將冷沖模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述冷沖模具的設(shè)計過程。 本設(shè)計對空調(diào)導(dǎo)引板進行的級進模設(shè)計，利用 Auto CAD 軟件對制件進行設(shè)計繪圖。明確了 設(shè)計思路，確定了沖壓成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細的計算和校核。如此設(shè)計出 的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運用可靠，保證了與其他部

4、件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖。 本課題通過對沖壓模具設(shè)計，鞏固和深化了所學(xué)知識，取得了比較滿意的效果，達到了預(yù)期 的設(shè)計意圖。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 沖壓模具；沖壓成型；模具設(shè)計 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） Air conditioning deflector stamping die design Abstract Stamping is an important method of metal forming, it is mainly applied to relatively soft metal forming, can be a molding of precision p

5、arts of complex shape. This topic is to petrochemical, chemical, electric power industries in the flange gasket sealing structure as a design model, Die related knowledge as a basis to explain the design process of Die. The design of the air guiding plate for the progressive die design, the use of A

6、uto CAD software to design parts drawing. Clear design ideas, determine the process of stamping and forming part of the various specific details of the calculation and verification. The structure of such a design die is used to ensure reliability, ensure coordination with other components. And the m

7、apping of the mold assembly and part drawings. Through this project stamping die design, consolidate and deepen the knowledge obtained satisfactory results, to achieve the desired design intent. Keywords stamping die; stamping molding; die design 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） 1 緒緒 論論 0.10.1 沖壓及沖壓模具的概念、特點沖壓及沖壓模具的

8、概念、特點 沖壓工藝是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)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(shù)。 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(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)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(shè)備和沖壓材料構(gòu) 成沖壓加工的三要素，

9、只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。 0.20.2 沖壓的基本工序及模具沖壓的基本工序及模具 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相同，因而生產(chǎn) 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(zhì)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(chǎn)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單一工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲

10、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(fù)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(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r，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)。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 2 - 0.30.3 本課題的目的和意義本課題的目的和意義 本課題的題目是，空調(diào)導(dǎo)引板成型工藝與成型模具進行設(shè)計。

11、該課題是通過空調(diào)導(dǎo)引板的 成型工藝分析和成型模具設(shè)計，對沖壓成型工藝進行分析并對沖壓模具設(shè)計的一般步驟和方法 進行研究和探討。通過查閱相關(guān)資料和對生產(chǎn)實際進行調(diào)研，對沖壓成形技術(shù)和模具設(shè)計的現(xiàn) 狀和發(fā)展趨勢提出自己的認識和看法。該課題不僅具有實際意義并且也有很強的啟發(fā)性，可以 起到總結(jié)和考核作用。以下就是本文的詳細論述。 1 1 沖裁件的工藝分析沖裁件的工藝分析 本次設(shè)計沖壓工件為空調(diào)如下圖： 圖 1-1 工件圖 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 3 - 1.11.1 工件材料工件材料 由圖 1-1 分析知：工件材料采用 Q235。Q235 是一種鋼材的材質(zhì)。Q 代表的是這種材質(zhì)的 屈服度

12、，后面的 235，就是指這種材質(zhì)的屈服值，在 235MP 左右。并會隨著材質(zhì)的厚度的增加 而使其屈服值減小。由于含碳適中，綜合性能較好，強度、塑性和焊接等性能得到較好配合， 用途最廣泛。常軋制成盤條或圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼、窗框鋼等型鋼，中厚 鋼板。大量應(yīng)用于建筑及工程結(jié)構(gòu)。用以制作鋼筋或建造廠房房架、高壓輸電鐵塔、橋梁、車 輛、鍋 爐、容器、船舶等，也大量用作對性能要求不太高的機械零件。 Q235 的機械性能: 抗拉強度（b/MPa）：375-500 伸長率（5/%）： 26（a1.6mm） 25（a1.6-4.0mm） 24（a4.0-6.0mm） 23（a6.0-10.0m

13、m） 22（a10.0-15.0mm） 21（a15.0mm） 其中 a 為鋼材厚度或直徑。 1.21.2 工件結(jié)構(gòu)形狀 工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，有一個拉深，另外有 1 個非圓形孔和一個圓孔，有 2 個翻邊，孔 與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為 1mm 滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁 厚） ，可以沖裁加工。 1.31.3 工件尺寸精度工件尺寸精度 根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用 IT14 級精度，普通沖 裁完全可以滿足要求。 根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 4 - 1.41.4 翻邊孔尺

14、寸計算翻邊孔尺寸計算 翻邊孔尺寸計算： d H r t D 圖 1.2 翻邊孔計算 在進行翻邊之前，需要在坯料上加工出待翻邊的孔，其孔徑 d 按彎曲展開的原則求出，即 d=D-2(H-0.43r-0.72t) 式中符號均表示圖 1.4 中. 代入數(shù)據(jù)： d=4.5-2(2-0.430.5-0.721) =2.37mm 取 2.4mm。 豎邊高度則為： H=(D-d/2)+0.43r+0.72t 或 H=D/2(1-K)+0.43r+0.72t 如以極限翻邊系數(shù) K min 代入，便求出一次翻邊可達到的極限高度為 HMax=D/2(1-KMin)+0.43r+0.72t 代入數(shù)據(jù)： HMax=4

15、.5/2（1-0.36）+0.430.5+0.72 =4.45mm。 所以經(jīng)過驗證，最大翻邊高度 4.45mm，所以可以一次翻邊成形。 1.5 彎曲展開尺寸計算 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 5 - 中性層的確定 由于中性層的長度在彎曲變形前后不變，其長度就是彎曲件坯料展開尺寸的長度。而欲求 中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑表示。中性層位置與板料厚度 t、彎曲半徑 r、 0 變薄系數(shù)等因素有關(guān)，在實際生產(chǎn)中為了使用方便，通常采用下面的經(jīng)驗公式來確定中性層 的位置： 0 rxt 式中：中性層半徑；r彎曲件內(nèi)彎半徑； 0 x 為中性層位移系數(shù)，其值件下表：表-2 r/t0.10.20

16、.30.40.50.60.70.811.2 x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33 r/t1.31.522.534567 8 x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5 從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為 r=0.5mm，板料厚度 t=1mm，查表-2 得 x=0.25，則中 性層半徑為： mm xtr 75 . 0 125 . 0 5 . 00 = +=+= 2、毛坯展開尺寸的計算 由于圓角半徑 r0.5t，所以毛坯展開長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開 長度的總和，即。彎曲件有 2 段直線部分和 1 段

17、彎曲部分，因此 0 () 180 i iii Llrxt /275. 03.1458 . 1+=L =7.9775mm 所以工件展開長度為 8mm。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 6 - 1.61.6 拉深展開長度計算拉深展開長度計算 工件有拉深和翻邊，需要計算展開長度，拉深方式如圖 1.3 所示： 圖 1.3 拉深簡圖 展開計算公式為：D= 2 2 2 321 2 1 d-)(2dddld+ 代入數(shù)據(jù) D= 222 12.3-36) 3 . 127(427+ =36.72mm。 取 36.8mm。 畫出工件展開圖如圖 1.4： 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 7 - 圖 1.4

18、 工件展開圖 2 2 沖裁工藝方案的確定沖裁工藝方案的確定 方案一：先沖孔，再彎曲，后落料。單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔-彎曲-落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。 方案三：落料-彎曲-沖孔復(fù)合模沖壓。復(fù)合模生產(chǎn)。 表表 2-12-1 各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較各類模具結(jié)構(gòu)及特點比較 模具種類比 較項目 單工序模 （無導(dǎo)向） （有導(dǎo)向）級進模復(fù)合模 零件公差等級低一般可達 IT13IT10 級可達 IT10IT8 級 零件特點 尺寸不受 限制厚度 不受限制 中小型 尺寸厚 度較厚 小零件厚度 0.26mm 可 加工復(fù)雜零件，如寬度極 小的異形件 形狀與尺寸受模具結(jié)構(gòu)與 強度限制，尺寸可以較大， 厚度可達 3

19、mm 零件平面度低一般中小型件不平直，高質(zhì)量由于壓料沖件的同時得到 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 8 - 制件需較平了較平，制件平直度好且 具有良好的剪切斷面 生產(chǎn)效率低較低 工序間自動送料，可以自 動排除制件，生產(chǎn)效率高 沖件被頂?shù)侥＞吖ぷ鞅砻?上，必須手動或機械排除， 生產(chǎn)效率較低 安全性 不安全，需采取安 全措施 比較安全不安全，需采取安全措施 模具制造工作量和 成本 低 比無導(dǎo)向的 稍高 沖裁簡單的零件時，比復(fù) 合模低 沖裁較復(fù)雜零件時，比級 進模低 適用場合 料厚精度要求低的 小批量沖件的生產(chǎn) 大批量小型沖壓件的生產(chǎn) 形狀復(fù)雜，精度要求較高， 平直度要求高的中小型制 件的大批

20、量生產(chǎn) 根據(jù)分析結(jié)合表分析： 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低， 難以滿足大批量生產(chǎn)的要求。 方案二只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成 本比較高。適合大批量生產(chǎn)。 方案三只需一副模具，制件精度和生產(chǎn)效率都較高，且工件最小壁厚大于凸凹模許用最小 壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內(nèi)孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方 案二低，模具輪廓尺寸較小。 通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二最佳。 3 3 模具結(jié)構(gòu)形式的確定模具結(jié)構(gòu)形式的確定 級進模是指在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并

21、在壓力機的一次行程中，在不 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 9 - 同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進模的定距方式有兩種：擋料銷定 距和側(cè)刃定距。 本模具采用側(cè)刃定距。側(cè)刃代替了擋料銷控制條料送進距離（步距） ，側(cè)刃是特殊功用的 凸模，其作用是在壓力機每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。在 條料送進過程中，切下的缺口向前送進被側(cè)刃擋塊擋住，送進的距離即等于步距。 除定距外，條料送進時，需要定位，本設(shè)計采用 10 個定位螺釘代替導(dǎo)料板對條料進行定 位。 4 4 模具總體設(shè)計模具總體設(shè)計 4.14.1 模具類型的選擇模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知

22、，采用級進模方式?jīng)_壓，所以模具類型為級進模。 4.2 操作方式操作方式 零件的生產(chǎn)批量為大批量，但合理安排生產(chǎn)可用手動送料方式，既能滿足生產(chǎn)要求，又可 以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 4.34.3 卸料、出件方式卸料、出件方式 4.3.14.3.1 卸料方式卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。 當(dāng)卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.20.5） t。當(dāng)固定卸料板還要起到對凸模的導(dǎo)向作用時卸料板與 凸模的配合間隙應(yīng)該小于沖裁間隙。 此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力

23、較大、材料厚度大于 2mm 且模具結(jié) 構(gòu)為倒裝的場合。 彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于 2mm 的板料由于有壓料 作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.10.2）t,若彈壓卸料板還要起 對凸模導(dǎo)向作用時，二者的配合間隙應(yīng)小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復(fù)合模的 卸料裝置。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 10 - 工件平直度較高，料厚為 1mm 相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便， 操作者可以看見條料在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工 件表面，所以采用彈性卸料。 4.3.24.3.2 出

24、件方式出件方式 因采用連續(xù)模生產(chǎn)，故采用向下落料出件。 4.44.4 確定送料方式確定送料方式 因選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度 B 小于送料方向的凹模長度 L 故采用橫向送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。 4.54.5 確定導(dǎo)向方式確定導(dǎo)向方式 方案一：采用對角導(dǎo)柱模架。由于導(dǎo)柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座 在導(dǎo)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(fù)合模。 方案二：采用后側(cè)導(dǎo)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(dǎo) 柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導(dǎo)套導(dǎo)柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使 用浮動模柄。

25、 方案三：四導(dǎo)柱模架。具有導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)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(chǎn)用的自動沖壓模架。 方案四：中間導(dǎo)柱模架。導(dǎo)柱安裝在模具的對稱線上，導(dǎo)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(jié)合模具結(jié)構(gòu)形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質(zhì)量，該級復(fù) 合模采用了四導(dǎo)柱導(dǎo)柱模架的導(dǎo)向方式，四導(dǎo)柱模架導(dǎo)向平穩(wěn)、導(dǎo)向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。 即方案三最佳。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 11 - 5 5 模具設(shè)計計算模具設(shè)計計算 5.15.1 排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率 5.1.

26、15.1.1 排樣方式的選擇排樣方式的選擇 方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來 保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。 方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽命較方案一 低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構(gòu)簡單。 方案三：無廢料排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質(zhì)量，該沖件的排樣方式選擇方 案一為佳?？紤]模具結(jié)構(gòu)和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最佳。 5.1.25.1.2 計算條料寬度計算條料寬度 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定

27、的剛度，以保證零件質(zhì)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。 搭邊值通常由表 4 所列搭邊值和側(cè)搭邊值確定。 根據(jù)零件形狀，查表 4，并考慮到工件的切邊，工件之間搭邊值 a=1mm, 工件與側(cè)邊之間 搭邊值取 a1=1.5mm, 條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏 差為負值 B0=（Dmax2a12b1）0 公式（5-1） 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-工件與側(cè)邊之間搭邊值。 板料剪裁下的偏差；（其值查表 5）

28、可得=0.4mm。 B0=36.821.5+21 =41.80-0.40mm 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 12 - 故條料寬度為 41.8mm。 表表 5-15-1 搭邊值和側(cè)邊值的數(shù)值搭邊值和側(cè)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) 工件間 a側(cè)邊 a1 工件間 a側(cè)邊 a1工件間 a側(cè)邊 a1 0.251.01.21.21.51.52.51.82.6 0.250 .5 0.81.01.01.21.22.21.52.5 0.51. 0 0.81.01.01.21.52.51.82.6 11.5 1.01.31.2

29、1.51.82.82.23.2 1.52. 0 1.21.51.51.82.03.02.43.4 2.02. 5 1.51.91.82.22.23.22.73.7 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 13 - 表表 5-25-2 普通剪床用帶料寬度偏差普通剪床用帶料寬度偏差（mmmm） 條料寬度 b(mm) 條料厚度 t(mm) 50 50100100200200 0.40.50.60.7 2 0.50.60.70.8 23 0.70.80.91.0 35 0.91.01.11.2 表表 5-35-3 側(cè)刃沖切得料邊定距寬度側(cè)刃沖切得料邊定距寬度 b b1 1（mmmm） 條料寬度 b(mm

30、) 條料厚度 t(mm) 金屬材料非金屬材料 1.51.52.0 1.52.5 2.03.0 1.52.5 2.54.0 5.1.35.1.3 確定步距確定步距 送料步距 S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件。 步距與排樣方式有關(guān)，是決定側(cè)刃長度的依據(jù)。條料寬度的確定與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度 能在沖裁時順利的在導(dǎo)料板之間送進條料，并有一定的間隙。 級進模送料步距 S S=Dmax+a1 公式（5-2） Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 14 - S

31、22.81 23.8mm 排樣圖如圖 5-1 所示。 圖圖 5-15-1 排樣圖 5.1.45.1.4 計算材料利用率計算材料利用率 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(nèi)的材料利用率 /BS100% 公式（5-2） 式中 A一個步距內(nèi)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。廢料分為工藝廢料和結(jié)構(gòu)廢料， 結(jié)構(gòu)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。 武漢生物

32、工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 15 - 排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟和利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的的結(jié)構(gòu)和壽命、 制件的生產(chǎn)率和模具的成本等指標。因此，排樣時應(yīng)考慮如下原則： 1） 、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(dāng)改變制件的形狀） 。 2) 、排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動強度小且安全。 3) 、 模具結(jié)構(gòu)簡單、壽命高。 4) 、保證制件質(zhì)量和制件對板料纖維方向的要求。 一個步距內(nèi)沖裁件的實際面積，根據(jù) CAD-工具-查詢-面積得： A=721mm2 所以一個步距內(nèi)的材料利用率 =BS100% 公式（5-2） =72141.823.8100% =72.5% 根據(jù)計算結(jié)

33、果知道選用直排材料利用率可達 72.5%，滿足要求。 5.25.2 沖壓力的計算沖壓力的計算 5.2.15.2.1 沖裁力和彎曲力的計算沖裁力和彎曲力的計算 在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁 力的最大值，它是選用壓力機和設(shè)計模具重要依據(jù)之一。 用平刃沖裁時，其沖裁力一般按下式計算： F=KLtb 公式（5-4） 式中 F沖裁力； L沖裁周邊長度； t材料厚度； b材料抗剪強度； 系數(shù)； 工件周長 L 計算為： L=+25.42+22.8=109.396mm 4 . 11 取 L=110mm。 系數(shù)是考慮到實際生產(chǎn)中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨

34、損、板料力學(xué)性能和厚 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 16 - 度波動等原因的影響而給出修正系數(shù)，一般取=1.3。 b的值查表為 303372pa,取 b=370Mpa 所以 F=KLtb =1.31101370 =52910N 根據(jù)計算，模具沖裁力約為 53KN。 翻邊力計算： 查冷沖模設(shè)計 ，第 216 頁，翻邊力公式為 F 翻=1.1(D-d)ts 其中 F 翻翻邊力(N) D翻邊后中經(jīng)(mm) d翻邊直徑(mm) t材料厚度(mm) s 材料的屈服點(MPa) 這里 D=4.5mm，d=2.4mm, t=1mm, s=500MPa 于是 F翻=21.13.14(4.5-2.4)1

35、500 =7253.4(N) 5.2.25.2.2 卸料力的計算卸料力的計算 在沖裁結(jié)束時，由于材料的彈性回復(fù)（包括徑向回復(fù)和彈性翹曲回復(fù)）及摩擦的存在，將 使沖落的材料梗塞在凹模內(nèi)，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必 須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內(nèi)的材料推出。從凸模上卸下箍著的料稱卸料力； 一般按以下公式計算： 卸料力 F X=KXF 公式（5-5） FX=KXF =0.05553KN=2.915KN （KX 、KD為卸料力系數(shù)，其值查表 7 可得） 所以總沖壓力 FZ=F+FX+FD 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 17 - =53KN+7.25KN+

36、2.915KN =63.165KN 壓力機公稱壓力應(yīng)大于或等于沖壓力，根據(jù)沖壓力計算結(jié)果擬選壓力機為 J2310。 表表 5-45-4 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm KXKTKD 鋼 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.060.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 鋁、鋁合金 純銅，黃銅 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 5.35.3 壓力

37、中心的確定壓力中心的確定 模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作， 應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷， 使滑塊和導(dǎo)軌之間產(chǎn)生過大的摩擦，模具導(dǎo)向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。 沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定： 1）.對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 2）.工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3）.形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。 X0=（L1x1L2x2Lnxn）/(L1L2Ln) 公式（

38、5-7） Y0=（L1y1L2y2Lnyn ）/（L1L2Ln）公式（5-8） 由于該工件在 Y 方向上高度對稱，所以代入數(shù)據(jù)計算得：壓力中心為（11.4，19） 。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 18 - 5.45.4 模具刃口尺寸的計算模具刃口尺寸的計算 5.4.15.4.1 沖裁間隙分析沖裁間隙分析 根據(jù) JB/Z27186 規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間隙的距離，用符號 C 表示，其 值可為正也可為負，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質(zhì)量有極其重要的影響，此 外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間 隙是沖裁工藝與模具設(shè)計中的

39、一個非常重要的工藝參數(shù)。 1） 、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，這 個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸?；虬寄５钠睿悄＞弑旧淼闹圃炱?。 2） 、間隙對模具壽命的影響 模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數(shù)中最主要的因數(shù)之一，沖裁 過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應(yīng) 力越大，摩擦也越嚴重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側(cè)面及 材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現(xiàn)間隙不均勻的不利影響， 從而提高模

40、具壽命。 3） 、間隙對沖裁工藝力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖 裁力的降低并不顯著，當(dāng)單邊間隙在材料厚度的 520%左右時，沖裁力的降低不超過 510%。 間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當(dāng)當(dāng) 單邊間隙達到材料厚度的 1525%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大， 又將引起卸料力、頂件力迅速增大。 4） 、間隙值的確定 由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。 因此，設(shè)計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)

41、品的要 求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理 間隙并不是同一個數(shù)值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產(chǎn)中通 常只選擇一個適當(dāng)?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)，就可以沖出良好的制件，這 個范圍的最小值稱為最小合理間隙 Cmin，最大值稱為最大合理間隙 Cmax?？紤]到模具在使用過 程中的磨損使間隙增大，故設(shè)計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Cmin。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 19 - 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。 根據(jù)近年的研究與使用的經(jīng)驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精

42、度，斷面 垂直度要求高的制件應(yīng)選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降沖 裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其間隙暫取厚度的 12%，所以由公式： Zmin=厚度12% 公式（5-9） 取中間間隙可得： Zmin=112%=0.12mm 由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。 5.4.25.4.2 落料尺寸落料尺寸 落料尺寸大小為： 為保證沖出合格沖件。沖裁件精度 IT10 以上，X 取 1. 沖裁件精度 IT11IT13,X 取 0.75. 沖裁件精度 IT14，X 取 0.5。由于本產(chǎn)品采用 IT14 級精度，所以 X 取 0.5. 360-0.32 D

43、A=( Dmaxx) +0.020=(360.320.5) +0.020=35.74 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(35.740.12) 0-0.02=35.620-0.02 220-0.24 DA=( Dmaxx) +0.020=(220.240.5) +0.020=21.88 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(21.880.12) 0-0.02=21.760-0.02 150-0.16 DA=( Dmaxx) +0.020=(150.160.5) +0.020=14.92 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(14.92 0

44、.12) 0-0.02=14.8 0-0.02 40-0.08 DA=( Dmaxx) +0.020=(40.080.5) +0.020=3.96 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(3.960.12) 0-0.02=3.84 0-0.02 2.40-0.06 DA=( Dmaxx) +0.020=(2.40.060.5) +0.020=2.37 +0.020 DT=( DAZmin) 0-0.02=(2.370.12) 0-0.02=2.25 0-0.02 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 20 - 6 6 主要零部件設(shè)計主要零部件設(shè)計 6.16.1 工作零部件的結(jié)構(gòu)

45、設(shè)計工作零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 6.1.1.6.1.1. 凹模的尺寸凹模的尺寸 凹模厚度 1+ kb (15) 凹模壁厚度為 c=(1.52)H (3040mm) 式中 b 為沖裁件的最大外形尺寸；K 為系數(shù),是考慮板料厚度影響的系數(shù)可以沖壓工藝與 模具設(shè)計表 282 中查得代入數(shù)據(jù)可得沖孔凹模 落料凹模： H=0.3636.8=13.248mm 取 H=18mm 6.1.36.1.3 模具的其它零件模具的其它零件 輔助結(jié)構(gòu)零件不直接參與完成工藝過程，也不與毛坯直接發(fā)生作用，只對模具完成工藝過 程起保證作用或是對模具的功能起到完善的作用，輔助零件包括導(dǎo)向零件、固定零件、緊固及 其它零件。 一 導(dǎo)向零

46、件的設(shè)計 導(dǎo)向裝置用于沖裁模具上、下模之間的定位連接和運動導(dǎo)向，導(dǎo)向零件可以消除壓力機滑 塊運動誤差對模具運動精度的影響，保證凸、凹模間間隙分布均勻，便于模具安裝和調(diào)整，因 而可以提高模具的使用壽命和沖裁件精度。因此，在設(shè)計生產(chǎn)沖裁件批量較大的沖裁模時，一 般均采用導(dǎo)向裝置，以保證上、下模的精確導(dǎo)向。 常用的導(dǎo)向裝置有導(dǎo)板式、導(dǎo)柱導(dǎo)套式、滾珠導(dǎo)套式，其中圓柱形導(dǎo)柱、導(dǎo)套式導(dǎo)向裝置 加工容易，裝配簡單，滑動導(dǎo)向剛度大，精度高，穩(wěn)定性好，是冷沖模應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝置。 本模具采用導(dǎo)柱導(dǎo)套式。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計 （1）根據(jù)模座可配合的導(dǎo)柱和的導(dǎo)套，長度依據(jù)閉合高度進行選擇，8224 長 195mm。

47、 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 21 - 圖6-12 導(dǎo)柱導(dǎo)套 （2）配合：導(dǎo)套孔徑與導(dǎo)柱相配，一般采用 H7/r6，精度要求很高的時候為 H6/r5 配合。為了保證導(dǎo)向，要求導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合間隙小于凸、凹模之間的間隙。外徑 D 與上模座 相配，采用 H7/r6 過盈配合；導(dǎo)柱一端與下模座過盈配合（H7/r6） ，另一端則與導(dǎo)套滑動配合， 兩端的標稱尺寸相同，公差不同。導(dǎo)套與導(dǎo)柱采用間隙配合，一般精度為 H7/h6。結(jié)構(gòu)及配合 關(guān)系如圖 6-12 所示： 二 固定與聯(lián)接零件的設(shè)計與選取 固定與聯(lián)接零件用來將凸、凹模固定在上下模座上，以及將上下模座固定在壓力機上。 主要的固定與聯(lián)接零件有

48、模柄、模座和固定板，以及墊板、螺釘和銷釘?shù)取?（一）模柄 模柄的尺寸與所選壓力機相適配，選mm70mm50 模柄是將上模安裝在壓力機滑塊上的零件。模柄安裝在上模座上的垂直度影響導(dǎo)向裝置的 配合精度和使用壽命，因此設(shè)計模具時應(yīng)根據(jù)需要選擇合適的模柄。常用的模柄形有壓入式、 凸緣式、旋入式和浮動式，綜合考慮到導(dǎo)向精度、制造成本，安裝難易程度等因素，現(xiàn)采用壓 入式模柄，通過過渡配合 H7/m6，將模柄壓入上模座，并用止轉(zhuǎn)銷防止轉(zhuǎn)動。這種模柄易于保 證其與上模座的垂直度要求，適合于上模座較厚的沖模。模柄通常用 Q235 鋼制造，裝入上模 座后，其中心線與上模座上平面的垂直誤差在全長范圍內(nèi)不大于 0.0

49、5mm。 （二）模架與模座 上、下模座用以安裝全部模具零件，構(gòu)成模具的整體和傳遞沖壓力。因此，模座不僅要有 足夠的強度，還要有足夠的剛度，上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。模架是模具 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 22 - 的主體結(jié)構(gòu)。冷沖模的主要零件都要通過螺釘、銷釘?shù)冗B接到模架上，以構(gòu)成一副完整的沖模。 模架在起連接作用的同時，還用于保證凸模和凹模具有正確的位置，即起導(dǎo)向作用。模架的結(jié) 構(gòu)形式，按導(dǎo)柱在模座上的固定位置不同，有對角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架和 四導(dǎo)柱模架。設(shè)計時，矩形模座的外徑應(yīng)比凹模直徑大 40-70mm，寬度取與凹模相同的尺寸。 下模座輪廓尺寸

50、應(yīng)比壓力機工作臺漏料孔至少大 40-50mm，模座厚度通常取為凹模厚度的 1- 1.5 倍。 1根據(jù)凹模周界的特點可以知道，該模具較長但較窄，故選用 4 導(dǎo)柱窄形上下模座 查52326 頁可得： 上模座選用 LBH=40030040mm 下模座選用 LBH=40030050mm 2結(jié)構(gòu)形式（見裝配圖） 3材料一般選用鑄鐵或鑄鋼（HT200、QT400-18） 4技術(shù)要求 （1）上、下兩平面應(yīng)保持平行，平行度偏差不應(yīng)該超過規(guī)定的數(shù)值； （2）安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套的孔位置應(yīng)該一致，而且要求孔與地面垂直； （3）一般加工過程為毛坯經(jīng)過時效處理后在銑（或刨）床上粗加工上 下兩平面，留精加工余量，最后在平面磨

51、床上精磨到符合圖樣要求。 （三）墊板 墊板置于模座和固定板之間，分散凸模傳遞的壓力，選用矩形墊板，由于整個模具較大， 沖裁力也較大，墊板的厚度 h=20mm，其外形尺寸和輪廓應(yīng)與凸模固定板相同，故整體外形尺寸 為 LBH=23012520mm， （見圖 6-18）材料選用 45 鋼，熱處理硬度 43-48HRC，為便于模 具裝配，墊板上的銷孔通孔可以比銷釘直徑大 0.3-0.5mm （四）螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于對模具板件固定與定位，通常兩者選用相同的直徑，螺釘?shù)闹睆脚c布置參 見圖，上模座與凸模固定板之間靠 8 個內(nèi)六角螺釘固定連接，其墊板相應(yīng)處采用過孔，墊板與 凸模固定板之間采用銷釘定位，

52、在左右對角處用兩個銷釘將三者定位連接。凹模板與下模座采 用 4 個內(nèi)六角螺釘固定連接，再用 4 個銷釘定位連接。 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 23 - 7 7 校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù)校核模具閉合高度及壓力機有關(guān)參數(shù) 7.17.1 校核模具閉合高度校核模具閉合高度 模具閉合高度 H 應(yīng)該滿足 HminH110HHmaxH15 公式（7-1） 式中 Hmax壓力機最大閉合高度； Hmin壓力機最小閉合高度； H1墊板厚度。 根據(jù)擬選壓力機 J2310，查開式壓力機參數(shù)表得： Hmax180mm, Hmin70mm,H135mm. 將以上數(shù)據(jù)帶入公式 7-1，得 45H140 經(jīng)

53、計算該模具閉合高度 H=184mm，不在 45mm140mm 內(nèi)，且開式壓力機 J2310 最大 裝模高度 220mm,大于模具閉合高度 184mm , 所以不可以使用。 7.27.2 沖壓設(shè)備的選定沖壓設(shè)備的選定 通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機 J2316 能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如 下： 公稱壓力：160KN 滑塊行程：55mm 最大閉合高度：220mm 最大裝模高度：275mm 工作臺尺寸（前后左右）：300mm450mm 模柄孔尺寸：40mm60mm 最大傾斜角度：350 8 設(shè)計并繪制模具總裝圖及選取標準件 按已確定的模具形式及參數(shù)，從冷沖模標準中選取標準件。 繪制模具裝配

54、圖，見圖 8-1 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 24 - 圖 8-1 裝配圖 9 模具的裝配與調(diào)試 一、 模具的裝配與調(diào)試 多工位級進模裝配的核心是凹模與凸模固定板及卸料板上的型孔尺寸和位置精度的協(xié)調(diào)， 其關(guān)鍵是同時保證多個凸模、凹模的工作間隙和位置符合要求。 裝配多工位級進模時，一般先裝配凹模、凸模固定板及卸料板等重要部件，因為這幾種在 級進模中多數(shù)是由幾塊鑲拼件組成，它們的裝配質(zhì)量決定整副模具的質(zhì)量。在這三者的裝配過 程中，先應(yīng)根據(jù)它們在模具中的位置及相互間的依賴關(guān)系，確定其中之一為裝配基準，先裝基 準件，在按基準件裝配其他兩件。模具總裝時，通常先裝下模，再以下模為基準裝配上模，并

55、 調(diào)整好進距精度和模具間隙。模具零件裝配完成后，要進行試沖和調(diào)整。試沖時，首先分工位 試沖，檢查各工位凸、凹模間隙、凸模相對高度及工序件質(zhì)量等，如某工位對沖件質(zhì)量有影響 武漢生物工程學(xué)院學(xué)位論文（設(shè)計） - 25 - 時，應(yīng)先修整該工位。直至各工位試沖修整確認無誤后，最后加工定位銷孔，并打入定位銷定 位。 因為多工位級進模一般都較精密，為了消除溫度差對裝配精度的不良影響，裝配工作一般 應(yīng)在恒溫（20度2度）凈化的裝配車間進行。而且，考慮模具尺寸一般都較大，為減輕操作 人員勞動強度，提高模具裝配質(zhì)量，對于精密多工位級進模一般都應(yīng)在模具裝配機上完成裝配、 緊固、調(diào)整和試模等工作。 二、在壓力機上安裝與調(diào)試 在壓力機上安裝與調(diào)整模具，是一件很重要的工作，它將直接影響制件質(zhì)量和安全生產(chǎn)。 因此，安裝和調(diào)整沖模不但要熟悉壓力機和模具的結(jié)構(gòu)性能，而且要嚴格執(zhí)行安全操作制度。 模具安裝的一般注意事項-檢查壓力機上的打料裝置，將其暫時調(diào)整到最高位置，以免 在調(diào)整壓力機閉合高度時被折彎；檢查模具閉合高度與壓力機閉合高度之間的關(guān)系是否合理； 檢查下模頂桿和上模打料桿是否符合壓力機的除料裝置的要求（大型壓力機則應(yīng)檢查氣墊裝置） ；模具安裝前應(yīng)將上下模板和滑塊底面的油污揩拭干凈，并檢查有無遺物，防止影響正