精密沖裁模畢業(yè)設計

1、安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） i 摘摘 要要 本課題的名字叫精密沖裁模設計，本設計在學習了普通沖壓知識的基礎上，設計 了在精沖壓力機上進行工作的落料沖孔復合精沖模具。分析了墊片的工藝性，對幾種 不同工藝方案進行分析，從而確定最佳方案，設計了墊片復合模的的排樣方案。在把 普通沖裁和精密沖裁做簡單比較，介紹了精密沖裁模的設計要點：由于精沖件尺寸精 度高、斷面垂直度良好，為使制件質量得到保證，重點設計了凸凹模、凹模、沖孔凸 模、反壓板，其提供的壓邊力和反壓力與沖裁力為材料的塑性變形狀態(tài)；此外，小間 隙也是精密沖裁模設計的一個要點。 關鍵詞：墊片，復合模，精沖 ii abstract this

2、 topic is the name of the mould design of precise blanking。the present design reports the compound fine blanking that contain blanking and punching, the basis of which is the knowledge about general blanking. the design in fine stamping pressure machine of dropping material compound fine stamping mo

3、uld punching. analysis of the technology of the gasket, several different technology analysis to determine the optimal scheme, design the gasket composite modulus of the layout scheme. firstly, i compare the ordinary with the fine blanking simply, then, the key points in designing the fine blanking

4、die were introduced. as the parts obtained from the fine blanking have more precise size, good degree of vertical cross-section, in order to get part with high quality, the key design die and punch, concave die, punching the punch, the linking piece, which provide the forces make the materials under

5、 the three non-uniform compressive stress, as a result, the material is always in a pure shear plastic deformation state during the processing of fine blanking; in addition, the smaller gap is also a key point. key words: gear gasket piece, compound die, fine blanking. 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） iii 目錄目錄 摘摘

6、 要要.i abstract.ii 插圖清單插圖清單.v 插表清單插表清單.vi 引引 言言.- 1 - 第第 1 章章 緒緒 論論.- 2 - 1.1 課題研究的主要內容及意義.- 2 - 1.2 精密沖裁模具的發(fā)展狀況.- 2 - 1.3 精密沖裁的發(fā)展趨勢.- 2 - 第第 2 章章 成形工藝分析和工藝方案的確定成形工藝分析和工藝方案的確定.- 4 - 2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇.- 4 - 2.2 零件的工藝性分析.- 4 - 2.3 確定工藝方案.- 6 - 第第 3 章章 排樣排樣.- 7 - 3.1 排樣的意義.- 7 - 3.2 材料利用率.- 7 - 3.3

7、排樣的形式.- 7 - 3.4 搭邊和搭邊值的確定.- 7 - 3.5 零件排樣.- 8 - 第第 4 章章 精沖工藝力的計算精沖工藝力的計算.- 11 - 4.1 精沖沖裁力.- 11 - 4.2 壓邊力.- 11 - 4.3 反壓力.- 12 - 4.4 精沖總壓力.- 12 - 4.5 卸料力和頂件力.- 12 - 第第 5 章章 模具刃口尺寸的計算模具刃口尺寸的計算.- 14 - 5.1 凸、凹模間隙.- 14 - 5.2 凸、凹模刃口尺寸.- 14 - 第第 6 章章 壓力中心的計算壓力中心的計算.- 19 - 6.1 簡單幾何圖形的壓力中心的位置.- 19 - 6.2 計算壓力中心

8、的步驟.- 19 - 6.3 墊片零件壓力中心的計算.- 20 - 第第 7 章章 壓力機的選擇及校核壓力機的選擇及校核.- 22 - 7.1 精沖壓力機的選擇.- 22 - 7.2 壓力機的校核.- 22 - 第第 8 章章 精沖模具的設計精沖模具的設計.- 24 - 8.1 沖孔凸模及強度校核.- 24 - 8.2 凸凹模及強度校核.- 25 - 8.3 上模座與下模座.- 27 - 8.4 沖孔凸模固定板.- 28 - iv 8.5 凹模.- 29 - 8.6 導柱與導套.- 29 - 結論與展望結論與展望.- 31 - 致致 謝謝.- 33 - 參考文獻參考文獻.- 34 - 附錄附錄

9、 a 外文文獻及其譯文外文文獻及其譯文.- 35 - 附錄附錄 b 參考文獻的題錄和摘要參考文獻的題錄和摘要.- 49 - 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） v 插圖清單插圖清單 vi 插表清單插表清單 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 1 - 引引 言言 精沖技術是沖壓技術發(fā)展的一個新領域，是先進的工藝方法之一。它的出現(xiàn)，從 根本上改變了金屬板料加工的工藝鏈。精沖不僅是一種部分和全部代替鑄、鍛、粉末 冶金和機加工工藝的方法，而且是一種高質量、高效率和高附加值的加工工藝。 精密沖裁技術是自 20 世紀 20 年代在歐洲發(fā)明以來，已經歷了 80 多年的歷程，是 為厚板制造領域最重要的

10、精密塑性成形方式之一。 我國的精沖模具技術在”十一五”期間取得了長足的進步,并在精沖工藝、材料、精 沖壓力機、模架、模具和潤滑等方面取得了一系列的科研成果。 但是，我國的精沖模具與國際先進水平相比，仍然有很大的差據(jù)：目前精沖企業(yè) 普遍規(guī)模小、資源分散、生產率較低、人才短缺且配套不全。雖然在精沖模具開發(fā)方 面具備了一定的開發(fā)能力，但在復雜精沖模具，特別是精沖復合成形模具的開發(fā)方面 仍然缺乏經驗，進口模具依然占有較大比重。 我的這次畢業(yè)設計的課題是精密沖裁模設計，畢業(yè)設計不僅是大學四年所學知識 的總結，同時也是我們能力的一次考驗，這對我們以后的學習、工作和生活均有很大 的幫助。本次畢業(yè)設計的主要目

11、的是鞏固平時學習的理論知識，加深對模具設計方面 知識的理解，同時獨立系統(tǒng)的完成一項設計工作，熟悉模具設計的一般步驟，熟悉相 關的設計規(guī)范、手冊以及標準，把所學的知識和現(xiàn)實實際有機合理的聯(lián)系起來。 本次設計從沖壓工藝性分析到模具設計是一個完整的設計過程，通過畢業(yè)設計鞏 固了以前所學知識，熟悉運用機械設計規(guī)范和零件標準，初步掌握模具設計的基本方 法與步驟，了解模具的具體結構，進一步提高和訓練繪圖技巧，包括使用計算機繪制 機械圖及有關結構計算。 在設計過程中應注意的問題是模具結構的設計及各種標準件的選用。落料、沖孔 復合模的設計主要解決以下問題：工藝計算，凸、凹模和凸凹模設計，模具閉合高度， 各種標

12、準件的選用，沖壓設備選擇等。 在本次畢業(yè)設計中我的指導老師在百忙之中，傾注了大量時間和精力，給予了莫 大的幫助，還有我得到我的同學們很多的修改意見和建議，在此表示衷心感謝。 由于畢業(yè)設計時間較倉促，工作量較大，涉及的知識面較廣，加之設計經驗有限， 不妥之處在所難免，敬請各位評審老師批評指正。 - 2 - 第第 1 章章 緒緒 論論 1.1 課題研究的主要內容及意義 本課題要求對給定零件進行精密沖裁模設計：包括對給定零件進行工藝分析并確 定工藝方案；模具的結構設計及相關工藝計算；模具零部件的設計；繪制模具裝配圖 和非標準件的零件圖和編寫設計說明書等。通過該課題的訓練，可讓我們鞏固平時所 學的理論

13、知識，同時加深對模具設計方面知識的理解，熟悉模具設計的一般步驟，能 讓我們掌握中等復雜程度零件沖壓模具設計的一般方法、精密沖裁與普通沖裁的區(qū)別， 并學會對已有設計資料的使用，把我們所學的知識和現(xiàn)實實際有機合理的聯(lián)系起來， 可對其以后從事類似的工作有一定的指導意義。 1.2 精密沖裁模具的發(fā)展狀況 近年來，我國的模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的 所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也 得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛 起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合

14、資 和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 精密沖裁技術是自 20 世紀 20 年代在歐洲發(fā)明以來，已經歷了 80 多年的歷程，是 為厚板制造領域最重要的精密塑性成形方式之一。精密沖裁屬于無屑加工技術，是在 普通沖壓技術基礎上發(fā)展起來的一種精密沖裁方法，簡稱精沖 。它能在一次沖壓行程 中獲得比普通沖裁零件尺寸精度高、沖裁面光潔翹曲小且互換性好的 優(yōu)質精沖 零件， 并以較低的成本達到產品質量的改善。 我國的精沖模具技術在”十一五”期間取得了長足的進步,并在精沖工藝、材料、精 沖壓力機、模架、模具和潤滑等方面取得了一系列的科研成果。除了國有專業(yè)模具廠 外，截至到目前為止，我國有二十多個省市都擁有專業(yè)精

15、沖生產設備，并且已有若干 個省市形成了自主精沖模具開發(fā)示范基地：廣東的中外合資和外商獨資模具企業(yè)現(xiàn)有 很多，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)也快速崛起；江蘇昆山建成了模具工業(yè)群；浙江黃巖被譽為“模具之鄉(xiāng)” 等等。中國模具的“珠江三角洲、長江三角洲和以成都和重慶為代表的西部模具”三足 鼎立局面也已然形成。并且金屬材料從有色金屬沖裁擴展到黑色金屬沖裁。另外，自 主開發(fā)的級進復合精沖模、傳遞模和模塊化模具在國內精沖模具中的比例顯著提高， 特別是面向汽車傳動系統(tǒng)的復雜零件的級進復合精沖模，基本實現(xiàn)國產化。針對精沖 成形過程的有限元數(shù)值技術、精沖模具結構優(yōu)化技術、精沖模具智能設計與知識庫技 術等研究、開發(fā)和應用，提升和充實了我

16、國精沖模具的內涵。 但是，我國的精沖模具與國際先進水平相比，仍然有很大的差據(jù)：目前精沖企業(yè) 普遍規(guī)模小、資源分散、生產率較低、人才短缺且配套不全。雖然在精沖模具開發(fā)方 面具備了一定的開發(fā)能力，但在復雜精沖模具，特別是精沖復合成形模具的開發(fā)方面 仍然缺乏經驗，進口模具依然占有較大比重。 1.3 精密沖裁的發(fā)展趨勢 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 3 - 隨著我國經濟的快速發(fā)展，在未來的模具發(fā)展中，模具技術的發(fā)展應該為適應模 具產品“交貨期短”、 “精度高”、 “質量好”、 “價格低”的要求服務。達到這一要求急需發(fā)展 如下幾項： 1、全面推廣 cad/cam/cae 技術 模具 cad/

17、cam/cae 技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展 和進步，普及 cad/cam/cae 技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大cad/cam 技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大cae 技術的應用范圍。計算機和網(wǎng)絡的 發(fā)展正使 cad/cam/cae 技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為 可能，實現(xiàn)技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 2、高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表 面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑 削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前

18、 它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 3、模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需 的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝 在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng) 的加工程序、不同格式的 cad 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的 “逆向工程”。模具掃描系 統(tǒng)已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大 的作用。 4、電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型 電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極

19、作三維或二維輪廓加工 (像數(shù)控銑一樣 )，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領 域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將 得到發(fā)展。 5、提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達 到 30%左右。國外發(fā)達國家一般為 80%左右。 6、優(yōu)質材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。 模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的 發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積 (tin、tic 等)、

20、等離子噴涂等技術。 7、模具研磨拋光將自動化、智能化 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究 自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質量是重要 的發(fā)展趨勢。 8、模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應有多臺機床合理組合；配有隨 行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)； 有質量監(jiān)測控制系統(tǒng)。 - 4 - 第第 2 章章 成形工藝分析和工藝方案的確定成形工藝分析和工藝方案的確定 2.1 沖壓的基本工序分類及模具類型的選擇 沖壓工序基本分為以下兩大類： 第一類是材料受外力后應力超過其強度

21、極限，使材料發(fā)生剪裂或局部剪裂。諸如： 板料的剪裂、剪截、沖孔、落料、切口、整修、裁切、沖口等多種作業(yè)形式，但均屬 于分離工序；第二類是材料受到外力應力超過其屈服極限，使材料經塑性變形后成一 定的形狀。諸如：彎曲、縮口、卷邊、扭轉、拉伸、起伏成形、體積沖壓等變形方式， 但均屬于變形工序。將上述兩個以上的單工序連續(xù)沖壓與復合在一套模具上沖壓便構 成連續(xù)沖壓與復合沖壓工序。 上述各種沖壓變形工序所用的模具，雖然結構千變萬化，但仍然可按沖壓過程的 動作特征，主要結構特點以及完成的工藝作業(yè)類別，將其劃分為以下幾大類： 1、單工序沖模 這種沖模是在壓力機的一次行程中只完成一次沖壓工藝工序。一般均以其完成

22、的 沖壓工藝工序的名稱來命名：如只進行沖孔的稱之為沖孔模；只進行一次彎曲的稱為 彎曲模。 2、連續(xù)模（亦稱多工序連續(xù)模） 這種模具是在壓力機一次行程中，在模具的不同工位上，能同時完成兩個或兩個 以上沖壓工序。根據(jù)連續(xù)完成的沖壓工序的工藝作業(yè)類別又將連續(xù)模分為：多工位連 續(xù)沖裁模、多工位連續(xù)復合模兩種。連續(xù)模只有沖裁工位的，即只進行切口、落料等 屬于沖裁作業(yè)的工位，稱為多工位連續(xù)沖裁模。如果連續(xù)模諸工位中，除了沖裁作業(yè) 外，還有拉深或彎曲、成形；包括翻邊、沖擠、壓印等屬于沖裁式復合模。 3、復合模 該類模具僅一個工位，在壓力機的一次行程中能完成兩個或兩個以上沖壓工步， 根據(jù)這類模具完成的沖壓工步

23、的類別，可將其分為：沖裁式復合模、綜合式復合模兩 種。只完成沖裁作業(yè)的復合模，最常見的是沖孔-落料復合模。如果連續(xù)諸工位中，除 了沖裁作業(yè)外，還有拉深或彎曲、成形任意或一個以上變形工步的復合模，通常稱其 為綜合式復合模、多工位連續(xù)式復合模。 2.2 零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。而所謂沖裁工藝性好是指能用 普通沖裁的方法，在模具壽命和生產率較高、成本較低的條件下得到質量合格的沖裁 件。 1、零件材料的分析 工件材料為 20 鋼，屬于優(yōu)質碳素結構鋼。20 鋼的主要化學成分為（%）為 c：0.170.24；si：0.170.37；mn：0.350.65；p0.035

24、；s0.035；ni0.30；gr0.25 ；cu0.25。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 5 - 材料的屈服強度和抗拉強度查表 1-1 得為：抗拉強度為 360510mpa；屈服強度不 小于 250mpa；抗剪強度為 280400mpa；延伸率為 25%。 表 1-1 材料力學性能 1 材料名稱牌號材料狀態(tài) 抗剪強度 mpa/ 抗拉強度 mpa b/ 伸長率 %/ 10 屈服強度 mpa s / 優(yōu)質碳素結構 鋼 20已退火28040036051025250 2、零件的結構分析 墊片零件圖如圖 1-1 所示。材料：20 鋼，零件厚度：2mm，模具精度：未注公差 尺寸按 it14

25、級精度制造，圖中未注圓角半徑均為 r1。 圖 1-1 墊片 從零件圖結構分析，沖裁件內形及外形的轉角處要盡量避免尖角，應以圓弧過渡， 以便于模具的加工，減少熱處理開裂，減少沖裁時尖角處的崩刃和過快磨損。而圓角 半徑 r 最小值由表 1-2 知：落料時 20 鋼的最小圓角半徑為 0.25t，即 0.5mm，而由圖 可知 r=1.0mm，故符合條件。 - 6 - 表 1-2 沖裁最小圓角半徑表 (mm) 2 零件種類黃銅、鋁合金鋼軟鋼備注 交角900.18t0.35t0.25t0.25 落料 交角0.5 交角900.20t0.45t0.3t0.3 沖孔 交角0.6 同時，沖裁件要盡量避免過長的凸出

26、懸臂和凹槽，懸臂和凹槽的寬度也不宜過小， 應使它們的最小寬度；故對于該零件來說，即，而圖中凹槽寬tb5 . 1mmb325 . 1 度為 1.8mm，故此零件是不適宜用普通沖裁進行沖壓。而在精密沖裁中，凹槽的最小 寬度為，孔徑，凹槽長度，即：；tb6 . 0 min td6 . 0 min al15 max mmb2 . 126 . 0 min ；，由圖形可知，mmd2 . 126 . 0 min mml30215 max mmb8 . 1mmd10 ，均滿足要求，符合精沖條件，而由于該零件技術要求為未注公差均按 it14mml9 級精度制造，精度要求不是很高，精密沖裁完全可以滿足精度要求，故

27、此零件可以用 精沖完成。 2.3 確定工藝方案 1、根據(jù)工件的形狀，尺寸精度及表面粗糙度要求，可知精沖模各工序的精度均能 滿足，可以使用冷沖進行零件加工，且冷沖壓工序包括：沖孔，落料。 2、工序順序，由于該工件的特點，可以作出下列順序：落料、沖孔。根據(jù)以上工 序，可以作出以下工藝方案： 方案一：落料、沖孔。分別采用單工序模生產。 方案二：落料-沖孔采用復合模生產。 方案三：落料-沖孔采用級進模生產。 對以上三種方案進行比較，可以看出： 方案一，分別在二副精沖模具中完成落料和沖孔，有利于降低沖裁力和提高模具 壽命，同時模具結構比較簡單，制造的周期短，價格低，較易實現(xiàn)自動化，但沖壓的 精度一般較低

28、，生產率較低，只適合于小批量生產。 方案二，落料、沖孔只需一副精沖模具，沖壓件的形位精度和尺寸精度容易保證， 同時沖壓精度較高，但是模具結構較方案一復雜，模具制造也相對較困難，但生產率 高，適合零件的大批量生產。 方案三，落料、沖孔也只需一副精沖模具，生產率也很高，但零件的沖壓精度稍 差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置精確的定位裝置，故模具制造、安 裝較復合模復雜。 通過以上的方案分析及零件圖上的技術要求，可以看出，在大批量生產條件下， 選用方案二是比較合理的。采用這種沖壓方案，從模具的結構和壽命考慮，有利于降 低沖裁力，提高模具的使用壽命，而且效率高，此種方案最合適。方案一只適合于

29、小 批量生產故不符合技術要求條件；方案三雖然也適合大批量生產，但在復合模與級進 模均符合生產條件的情況下，一般選用復合模，因為與復合模相比，級進模增加了工 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 7 - 序，同時也增加了模具的整體長度，還要設計精確的定位裝置，故方案二較合理，選 用方案二。 - 8 - 第第 3 章章 排樣排樣 3.1 排樣的意義 沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法叫做排樣。同一零件可以采用不同的排 樣排樣形式，排樣方式不同，材料利用率不同。大批量生產時，在沖裁件的成本中， 材料費用一般占 60%以上，因此，材料的經濟利用是一個重要問題，特別對貴重的有 色金屬。同時排樣要考

30、慮方便生產操作、沖模結構簡單、壽命長以用車間生產條件和 原材料狀況等。 總之，排樣是沖裁模設計中的一項極其重要的工作。排樣方案對材料利用率、沖 裁件質量、生產率、生產成本和模具結構形式都有重要影響。 3.2 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利用率。它是衡量合理利用材 料的經濟指標，一個步距內的材料利用率可用下式表示： 1 (2-1)%100 1 1 sb a 式中 一個步距內沖裁件的實際面積(mm)； 1 a 條料寬度(mm)；b 步距(mm)。s 3.3 排樣的形式 根據(jù)條料的合理利用情況，排樣的形式可分為 3 種，即有廢料排樣、少廢料排樣 和無廢料排樣。 1、有廢料

31、排樣。沿沖裁件全部外形沖裁，沖件與沖件之間、沖件與條料之間都存 在有搭料廢邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，但材料利 用率低。 2、少廢料排樣。沿沖件部分外形切斷或沖裁，只在沖件之間或沖件與條料側邊之 間留有搭邊。因此，受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差，同時邊緣 毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖裁結構簡單。 3、無廢料排樣。沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間均無搭邊，沿直線或曲線 切斷條料而獲得沖件。沖件的質量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高中。另外， 當送進步距為兩倍零件寬度時，一次切斷便能獲得兩個沖件，有利于提高勞動生產率。 安

32、徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 9 - 3.4 搭邊和搭邊值的確定 排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的主 要作用有： 1、補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件； 2、增加條料的剛度，方便條料送進，提高勞動生產率； 3、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。 而影響搭邊值的主要因素有： 1、材料的力學性能：硬材料的搭邊值可小一些，軟、脆材料的搭邊值要大一些； 2、材料厚度：材料趆厚，搭邊值也越大； 3、沖裁件的形狀與尺寸：零件外形越復雜，圓角半徑越小，搭邊值取大些； 4、卸料方式：彈性卸料比剛性缷料的搭邊值小一些； 5、送料及擋料

33、方式：用手工送料，有側壓裝置的搭邊值可以小一些，用側刃定距 比用擋料銷定位的搭邊小一些。 搭邊值的確定： 由文獻3知：兩工件間的最小搭邊值；工件側面最小搭邊值。mma5 . 4mma3 1 3.5 零件排樣 墊片的零件圖如圖 1-1 所示：該零件的面積。 2 584mma 排樣類型： 圖 2-1 排樣方案一 - 10 - 由圖 2-1 開可知：；。將此數(shù)據(jù)代入公式 2-1 得：mmb 5 . 39mms 5 . 36 。%40 1 圖 2-2 排樣方案二 由圖 2-2 可知：；。將此數(shù)據(jù)代入公式 2-1 得：。mmb38mms38%41 1 圖 2-3 排樣方案三 由圖 2-3 可知：；。將此

34、數(shù)據(jù)代入公式 2-1 得：。mmb 5 . 74mms76%40 1 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 11 - 圖 2-4 排樣方案四 由圖 2-4 可知：；。將此數(shù)代入公式 2-1 得：mmb 5 . 77mms 5 . 36 。%41 1 由以上四種排樣方案分析比較得：排樣方案二較合理。材料利用率相對來說較高， 結構單，精度較高，同時也可提高模具壽命。故此零件的排樣方案選用方案二。 - 12 - 第第 4 章章 精沖工藝力的計算精沖工藝力的計算 精沖是在三向受壓狀態(tài)下進行沖裁的，所以必須對各個壓力分別進行計算，在求 出精沖所需要的總壓力，從而選擇合適的精沖機。如圖 3.1 所示：

35、 4.1 精沖沖裁力 沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨著凸模進入材料的深度。沖 裁力的大小取決于零件內外周邊的總長度、材料的厚度和材料的強度極限?？砂唇?1 f 驗公式計算： (3-1) b ltff 11 式中 系數(shù)，取決于材料的屈強比，其值為 0.60.9，常取 0.9； 1 f 剪切周邊的總長(mm)；l 材料的厚度(mm)；t 材料的強度極限(mpa)。 b 由圖 1-1 和技術要求知： ；。9 . 0 1 fmml495.172mmt2mpa b 400 將以上數(shù)據(jù)代入公式 3-1 得： nf124196 1 4.2 壓邊力 齒圈壓板壓力的大小對于保證工件剪切面質量，降

36、低沖壓力和提高模具壽命都有 密切關系。同時作用在齒圈壓板上的壓邊力主要有三個作用： 1、防止剪切區(qū)以外的材料在剪切過程中隨著凸模流動； 2、夾持材料，在精沖過程中使材料始終和沖裁方向垂直而不翹起； 3、在變形區(qū)建立三向受壓的應力狀態(tài)。 壓邊力的大小可按經驗公式計算： (3-2) b lhff 22 式中 系數(shù)，常取 4； 2 f 齒圈齒高(mm)。h 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 13 - 當材料厚度為 2mm，時，由文獻2得 h=0.5mm。， ab mp4004 2 f ，。mml495.172 ab mp400 將以上數(shù)據(jù)代入公式 3-2 得： nf112876 2 4.3

37、反壓力 頂也器的反壓力過小會影響工件的尺寸精度、平面度、剪切面的質量，加大工件 的塌角，反壓力過大會增加凸模的負載，降低凸模的使用壽命。一般反壓力可按經 3 f 驗公式計算： (3-3) 13 2 . 0 ff 由公式 3-1 知：nf124196 1 將以上數(shù)據(jù)代入公式 3-3 得： nf24839 3 4.4 精沖總壓力 選用壓力機噸位時，若為專用精沖壓力機，應以精沖沖裁力為依據(jù)。若為普通 1 f 壓力機，則以總壓力為依據(jù)?？倝毫Φ挠嬎愎綖椋篺f (3-4) 321 ffff 由公式 3-1、3-2、3-3 知:；。nf124196 1 nf112876 2 nf24839 3 將以上數(shù)

38、據(jù)代入公式 3-4 得： nf261911 4.5 卸料力和頂件力 精沖完畢，在滑塊回程過程中要完成卸料和頂件。壓邊圈將廢料從凸模上卸下， 反壓板將工件從凹模內頂出。卸料力和頂件力分別按以下經驗公式計算： (3-5) 14 )%105(ff (3-6) 15 )%105(ff - 14 - 由公式 3-1 知：。nf124196 1 將上面數(shù)據(jù)代入公式 3-5 和 3-6 得： nf)12426200( 4 nf)12426200( 5 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 15 - 第第 5 章章 模具刃口尺寸的計算模具刃口尺寸的計算 5.1 凸、凹模間隙 精沖間隙主要取決于材料厚度，同

39、時也和工件外形、材料有關，軟材料應該選取 略大值，硬材料選略小的值，由表 4-1 知：當材料厚度為 2mm 時，內形孔徑，mmd10 即時：外形間隙：為材料厚度的 1%；內形間隙：為材料厚度的 1%。td5 表 4-1 凸模和凹模的雙面相對間隙%)100/(tz 4 內形間隙材料厚度(mm)外形間隙 d5t 0.52.5%2%1% 12.5%2%1% 22.5%1%0.5% 32%1%0.5% 41.7%0.75%0.5% 6 1% 1.7%0.5%0.5% 5.2 凸、凹模刃口尺寸 精沖模刃口尺寸的計算與普通沖裁刃口尺寸計算基本相同。落料件以凹模為基準， 沖孔件以凸模為基準，采用修配法加工，

40、不同的是精沖后工件外形和內孔一般約有 的收縮量。因此，落料凹模和沖孔凸模應比工件要求的尺寸大mm01 . 0 005 . 0 。mm01 . 0 005 . 0 設計模具刃口尺寸時，應考慮模具磨損對零件尺寸的影響。模具磨損對零件尺寸 的影響分為三類，如圖 4-1 所示： 圖 4-1 模具磨損對零件尺寸的影響 1、隨著模具刃口的磨損零件尺寸逐漸增大，如圖 4-1 中尺寸 a。 2、隨著模具刃口的磨損零件尺寸逐漸減少，如圖 4-1 中尺寸 b。 3、模具刃口磨損對零件尺寸基本無影響，如圖 4-1 中尺寸 c。 - 16 - 為了提高模具壽命，確定模具刃口尺寸時，應考慮在保證精沖件尺寸公差的前提 下

41、，使模具刃口具有較多的磨損儲備量。為此，對于上述第一類情況，應使新模具的 刃口尺寸接近零件的下限尺寸，即取刃口的名義尺寸為： (4-1) 4 min la 式中 零件的下限尺寸(mm)；minl 零件的公差(mm)。 對于上述第二類情況，應使新模具的刃口尺寸接近零件的上限尺寸，即取刃口的 名義尺寸為： (4-2) 4 max lb 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的公差(mm)。 對于上述第三類情況，應使新模具的刃口尺寸等于零件的平均尺寸，即取刃口的 名義尺寸為： (4-3) 2 minmax ll c 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的下限尺寸(mm)。minl 1、

42、落料 精沖件的外形尺寸取決于凹模，此時間隙應該取在凸模上。隨著凹模的磨損零件 尺寸逐漸增大，應按上述第一類情況確定，精沖凹模刃口的尺寸 a 為： (4-4) 4 0 min 4 la 式中 零件的下限尺寸(mm)；minl 零件的公差(mm)。 如果零件外形上有內凹的部分，則該處零件尺寸將隨著凹模的磨損而逐漸減少， 屬于第二類情況，此處精沖凹模刃口的尺寸 b 為: (4-5) 0 4 max 4 lb 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的公差(mm)。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 17 - 2、沖孔 精沖件的內形尺寸取決于凸模，此時間隙應取在凹模上。隨著凸模的磨損零件尺

43、 寸逐漸減小，屬于上述第二類情況，因此精沖凸模的尺寸 b 應確定為： (4-6) 0 4 max 4 lb 式中 零件的上限尺寸(mm)；maxl 零件的公差(mm)。 如果零件內形上有凸出的部分，則該處零件尺寸將隨著凸模的磨損而增大，屬于 第一類情況，此時精沖凸模刃口尺寸 a 為： (4-7) 4 0 min 4 la 式中 零件的下限尺寸(mm)；minl 零件的公差(mm)。 墊片零件圖如圖 1-1 所示： it14 級公差數(shù)值可由下表 4-2 查得： 表 4-2 it14 級公差數(shù)值 4 m l公差值 3250 36300 610360 1020430 3040620 由圖 1-1 可

44、知：落料時，圖中所標尺寸除了 1.8mm 的尺寸為隨著模具刃口的磨損 零件尺寸逐漸減小外，其于尺寸均為隨著模具刃口的磨損零件尺寸逐漸增大。故各落 料刃口尺寸可按公式 4-4 和公式 4-5 計算： 當 l=33.5 時，=32.88，。 min l62 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： (mm) 155 . 0 0 5 . 33 04.33 l 由于精沖后工件外形和內孔一般約有 0.005mm0.01mm 的收縮量，故落料凹模和 沖孔凸模應比工件要求尺寸大 0.0050.01mm。 故： (mm) 155 . 0 0 5 . 33 05.33 l - 18 - 當 l=11.5 時，。

45、07.11 min l43 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： mml 108 . 0 0 5 . 11 18.11 即： mml 108 . 0 0 5 . 11 19.11 當 l=32 時，。38.31 min l62 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： mml 155 . 0 032 54.31 即： mml 155 . 0 032 55.31 當 l=4 時，。7 . 3 min l3 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： mml 075 . 0 04 78 . 3 即： mml 075 . 0 04 79 . 3 當 l=9 時，。64 . 8 min l36 .

46、0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： mml 09 . 0 09 73 . 8 即： mml 09 . 0 09 74 . 8 當 l=8.5 時，。14 . 8 min l36 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： mml 09. 0 05 . 8 23. 8 即： mml 09 . 0 05 . 8 24 . 8 當 l=4.6 時，。3 . 4 min l3 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-4 得： mml 075 . 0 06 . 4 38 . 4 即： mml 075 . 0 06 . 4 39 . 4 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 19 - 當 l=1.8 時，。0

47、5 . 2 max l25 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-5 得： mml 0 063 . 0 8 . 1 99 . 1 即： mml 0 063 . 0 8 . 1 00 . 2 其中，凸模按凹模實際尺寸配制，保證雙面間隙值 z，由表 4-1 知：z=0.02mm。 由圖 4-2 知：沖孔時，隨著凸模的磨損零件尺寸是逐漸減小的，故沖孔時，刃口 尺寸可按公式 4-6 計算： 當 l=10 時，。043.10 max l43 . 0 將上述數(shù)值代入公式 4-6 得： mml 0 106 . 0 10 32.10 即： mml 0 106. 010 33.10 凹模按凸模實際尺寸配制，保證雙面間

48、隙值 z，由表 4-1 知：z=0.02mm。 - 20 - 第第 6 章章 壓力中心的計算壓力中心的計算 壓力中心即工件內外形廓上沖裁力的合力中心。應盡可能使沖裁力的壓力中心和 壓力機滑塊的壓力中心一致，否則，兩個不重合力將產生一個附加的力矩，影響導向 精度和增加模具和壓力機的磨損，雖然新型的精沖壓力機的導軌都有承受一定偏心載 荷的能力，但是，作為設計精沖模具的一項原則，仍應考慮壓力中心的重合。 工件內外形廓沖裁力的合力，是由工件形廓各線段重心位置所決定的，而各線段 的重心是已知的，利用解析法和圖解法即可求得合力中心。 5 6.1 簡單幾何圖形的壓力中心的位置 1、對稱沖件的壓力中心，位于沖

49、件輪廓圖形的幾何中心上。 2、沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。 3、沖裁圓弧線段時，其壓力中心位置，按下公式計算： (5-1)brsry/ sin180 式中 b弧長； 圓心角一半； r圓弧半徑。 6.2 計算壓力中心的步驟 計算壓力中心的步驟如下： 1、按比例畫出每一個凸模刃口輪廓的位置。 2、選擇坐標系 x,y。坐標軸位置選擇適當可使計算簡化，應盡量把坐標原點取在某一 刃口的壓力中心，或使坐標軸線盡量多的通過凸模刃口輪廓的壓力中心，坐標原點最 好是幾個凸模刃口輪廓壓力中心的對稱中心。 3、分別計算凸模刃口輪廓的壓力中心及坐標位置和。 n xxx, 21 n yyy, 21 4、分

50、別計算凸模刃口輪廓的沖裁力或每一個凸模刃口輪廓的周長 n fff， 21 。 n lll, 21 5、對于平行力系，沖裁力的合力等于各力的代數(shù)和，即。 n ffff 21 6、根據(jù)力學定理，合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之代數(shù)和，則可得壓力中 心坐標計算公式。 00, y x 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 21 - (5-2) n i i n i ii n nn n nn l xl lll xlxlxl fff xfxfxf x 1 1 21 2211 21 2211 0 (5-3) n i i n i ii n nn n nn l yl lll ylylyl fff yfy

51、fyf y 1 1 21 2211 21 2211 0 6.3 墊片零件壓力中心的計算 墊片零件圖形如圖 5-1 所示： 圖 5-1 壓力中心的位置圖 由圖 5-1 和公式 5-1 算得各線段和圓弧的質心分別如下： (-16,5.75) 1 l 5 . 11 1 l (-12.914,-5.414) =13.345 2 l 2 l - 22 - (-4.75,-8.5) =5.5 3 l 3 l (-2,-13) =9 4 l 4 l (0,-17.5) =4 5 l 5 l (2,-13) =9 6 l 6 l (-9,-8.5) =14 7 l 7 l (16,4.25) =8.5 8 l

52、 8 l (16,1.4) =2.8 9 l 9 l (12,2.8) =8 10 l 10 l (7.576,3.7) =3.14 11 l 11 l (12,4.6) =8 12 l 12 l (16,8.05) =6.9 13 l 13 l (9,11.5) =14 14 l 14 l (2,13.75) =4.5 15 l 15 l (0,16) =4 16 l 16 l (-2,13.75) =4.5 17 l 17 l (-9,11.5) =14 18 l 18 l 將上述數(shù)據(jù)代入公式 5-2 和 5-3 得此零件的壓力中心坐標為：(0.01,0.88)。 由于壓力中心坐標(0.1

53、1,0.88)與原點坐標相差很小，故可視此壓力中心與坐標 原點重合。 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 23 - 第第 7 章章 壓力機的選擇及校核壓力機的選擇及校核 7.1 精沖壓力機的選擇 精沖壓力機是實現(xiàn)精沖工藝技術的專用設備。它的基本特點是：三向力作用； 獨立可調；滑塊導向和換向精度高，機床結構剛性好，有自動化條件，安全可靠。 選精沖機的型號為：y26-100，其主要參數(shù)如表 6-1 所示： 表 6-1 y26-100 型精沖壓力機主要技術參數(shù) 3 型號 數(shù)據(jù) 單位y26-100 總力kn1000 壓邊力kn0350 反壓力kn0150 行程次數(shù)次/min最大 30 工作行程m

54、m最大 50 沖裁速度mm/s614 閉合高度mm170235 材料最大厚度mm8 材料最大寬度mm150 動力kw22 重量t10 7.2 壓力機的校核 沖模結構的外形尺寸必須與所選的壓力機相適應。沖模的閉合高度是指模具在最 低工作位置時，上模座的上頂面與下模座的下底面間的距離 h。壓力的裝模高度是指 滑塊在下死點位置時，滑塊下端面至墊板上端面間的距離。而裝模高度是可調的，當 連桿調至最短時為壓力機的最大裝模高度；連桿調至最長時為最小裝模高度。 max h min h 沖模的閉合高度應介于最大裝模高度及最小裝模高度之間，一般?。?(6-1) 105 1min1max hhhhh 式中 壓力機

55、最大的閉合高度(mm)； max h 壓力機最小的閉合高度(mm)； min h - 24 - 壓力機墊板厚度(mm)； 1 h h模具的閉合高度(mm)。 當模具的閉合高度大于壓力機的最大閉合高度時，模具無法在壓力機上安裝，沖 模不能在該機床上使用，必須選取其他壓力機。當模具的閉合高度小于壓力機的最小 閉合高度時，可以在壓力機上再加墊板來使用。 本次設計中各零件的厚度如下： 1、下模座的厚度為：95mm； 2、上模座的厚度為：95mm； 3、凸模座的厚度為：40mm； 4、凸凹模固守板的厚度為：30mm； 5、齒圈壓板的厚度為：30mm； 6、凹模的厚度為：45mm； 7、凸凹模的厚度為：6

56、4.5mm； 8、頂件器的厚度為：25mm； 9、頂板的厚度為：15mm； 10、沖孔凸模固定板的厚度為：20mm； 11、沖孔凸模座的厚度為：40mm； 12、壓力機墊板厚度為：20 mm。 沖孔落料復合模的閉合高度為 210mm，由表 6-1 知，壓力機的閉合高度為： ；，滿足公式 6-1，故模具的閉合高度符合條件。170 min h235 max h 由公式 3-2、3-3、3-4 知：；。而又由nf261911nf112876 2 nf24839 3 表 6-1 知：；。故：總力、壓邊力、nf1000000nf350000 2 nf150000 3 反壓力均符合要求。 因此，此壓力機

57、安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 25 - 第第 8 章章 精沖模具的設計精沖模具的設計 精沖模具是一種特殊結構的沖模，與普通型式的復合模結構類似，但與普通型式 的復合模具相比較，精沖模具有以下特點： 1、有 v 形環(huán)壓邊圈，材料在壓邊圈和凹模，反壓板和凸模的來持下實現(xiàn)沖裁，工 藝要求壓邊力和反壓力大于卸料力和頂件力，以足以在變形區(qū)建立三向不均壓應力狀 態(tài)的要求，因此精沖模具受力比普通沖模大，剛性要求更高。 2、凸模和凹模之間的間隙小，大約是料厚的 1%，而普通沖模的間隙約為料厚的 5%10%。 3、沖裁完畢模具開啟時，反壓板將工件從凹模內頂出，壓邊圈將廢料從凸模上卸 下，中另外需要頂

58、件和卸料裝置。 由于上出料，凸凹?？椎纳疃炔恍枰ㄟ^凸凹模整個的高度，可使凸凹模和模座更堅固。 8.1 沖孔凸模及強度校核 沖孔凸模材料為：cr12mov，屬于高鉻工具鋼，這類鋼的最大特點是淬火變形小、 淬透性好、耐磨性高。精沖模具的凸模、凹模、壓邊圈、反壓板等關鍵零件均采用 cr12mov，其化學成分(%)為：c：1.341.70；si；mn； %40 . 0 %40 . 0 gr：11.0012.50；mo：0.400.60；v：0.150.30。 7 沖孔凸模形狀及尺寸如圖 7.1 所示： 圖 7.1 沖孔凸模 沖孔凸模校核： 精沖時，作用在沖孔凸模上的力有反壓力和頂件力。沖孔凸模單位面

59、積上所 3 f 5 f 受的載荷是由平均壓力來計算的，即： m p - 26 - (7-1) a ff pm 53 式中：單位壓力 m p 2 /mmn a凸模的斷面積 2 mm 凸模斷面積： 222 5 . 78514 . 3 mmra 由公式 3-3 和 3-6 知：nfnf1000024839 53 ； 將以上數(shù)據(jù)代入公式 7-1 得： 2 /38.44mmnpm 沖孔凸模的安全系數(shù)： (7-2) m d p n 2 . 0 式中： 凸模的鐓粗屈服極限 2 . 0d 2 /mmn 單位壓力 m p 2 /mmn 由公式 7-1 知：； 2 /38.44mmnpm 2 2 . 0 /210

60、0mmn d 將上述數(shù)據(jù)代入公式 7-2 知： n=4.73 因 n1，故沖孔凸模安全無損。 8.2 凸凹模及強度校核 凸凹模形狀及尺寸如圖 7-2 所示： 安徽工程大學機電學院畢業(yè)設計（論文） - 27 - 圖 7-2 凸凹模 凸凹模強度校核： 精沖時，作用在凸模上的力有沖裁力和反壓力。凸凹模單位面積上所受載荷，以 1 f 3 f 平均壓力來計算。即： 1m p (7-2) 1 31 1 a ff pm 其中：凸凹模斷面積，由公式 3-1 和 3-3 知：；584 1 a 2 mmnf124196 1 。nf24839 3 將以上數(shù)據(jù)代入公式 7-2 知： - 28 - 2 1 /197.2