沖壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、摘 要隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，模具已經(jīng)成為現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的裝備，占有著越來越重要的地位。在這樣的發(fā)展形式下選擇模具設(shè)計這樣一個有意義的是一次非常重要的鍛煉機(jī)會。沖壓是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工方法之一，它利用壓力機(jī)通過模具對板料加壓，使其產(chǎn)生塑性變形或者分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。沖壓的主要設(shè)備是沖床和沖裁模具。經(jīng)過查閱資料，首先要對零件進(jìn)行工藝分析，經(jīng)過工藝分析和對比，采用沖孔落料工序，通過沖裁力、頂件力、卸料力等計算，確定壓力機(jī)的型號。再分析對沖壓件加工的模具適用類型選擇所需設(shè)計的模具。得出將設(shè)計模具類型后將模具的各工作零部件設(shè)計過程表達(dá)出來。 在模具設(shè)計當(dāng)中，產(chǎn)品的沖壓工藝

2、不可能都象各種工藝的基本運(yùn)動那樣簡單，應(yīng)當(dāng)要根據(jù)具體情況對產(chǎn)品工藝作好運(yùn)動分析，再據(jù)此作進(jìn)一步的設(shè)計。在對產(chǎn)品工藝運(yùn)動作分析時，應(yīng)主要考慮其必要性、時間性、可行性，還應(yīng)具有創(chuàng)造性。必要性是指運(yùn)用基本運(yùn)動原理判斷需要那些運(yùn)動來實現(xiàn)產(chǎn)品工藝；時間性是指所需各項運(yùn)動的先后順序；可行性是指能否通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學(xué)設(shè)計來實現(xiàn)所需運(yùn)動；創(chuàng)造性是指在前述運(yùn)動無法被實現(xiàn)或運(yùn)動無法完全實現(xiàn)產(chǎn)品工藝的情況下，要善于大膽采用新方法去努力實現(xiàn)產(chǎn)品工藝，也就是前面所說的對機(jī)械運(yùn)動的靈活運(yùn)用。沖壓過程存在多種多樣的機(jī)械運(yùn)動，而各種機(jī)械運(yùn)動對沖壓工藝實現(xiàn)與沖壓件品質(zhì)的影響也各不相同，因而在沖壓模具設(shè)計中對機(jī)械運(yùn)動的控制和靈活

3、運(yùn)用對提高設(shè)計水平和保證沖壓件品質(zhì)具有重要意義。 在論文中第一部分，主要敘述了沖壓模具的發(fā)展?fàn)顩r，說明了沖壓模具的重要性與本次設(shè)計的意義，接著是對沖壓件的工藝分析，完成了工藝方案的確定。第二部分，進(jìn)行沖裁工藝力的計算和沖裁模工作部分的設(shè)計計算，對選擇沖壓設(shè)備提供依據(jù)。最后對主要零部件的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，為本次設(shè)計模具的繪制和模具的成形提供依據(jù)，以及為裝配圖各尺寸提供依據(jù)。通過前面的設(shè)計方案畫出模具各零件圖和裝配圖再結(jié)合現(xiàn)今模具生產(chǎn)廠家的具體經(jīng)驗進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，切實將設(shè)計做到能夠應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，使模具更具有實用性。本次設(shè)計闡述了沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作過程。本模具性能可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了產(chǎn)品

4、質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低勞動強(qiáng)度和生產(chǎn)成本關(guān)鍵字：沖壓；沖孔；模具結(jié)構(gòu) ABSTRACTWith Chinas rapid economic development, mold has become indispensable to todays industrial production equipment, occupy an increasingly important position. Such a development in the form of mold design to choose a meaningful way is a very important training

5、opportunity. Stamping machinery manufacture, one of the advanced processing methods, it presses through the use of sheet metal compression mold to produce plastic deformation or separation in order to obtain a certain shape, size and performance parts. The main device is a pressing punch and stampin

6、g dies. Through access to information, the first parts to the process analysis, through process analysis and comparison, the use of punch blanking process, through the blanking force, the top piece, and in terms of discharge power to determine the model press. Further analysis of the stamping dies f

7、or processing the application to select the desired type of mold design. Mold will be designed to draw upon the type of mold parts of the work expressed in the design process. In the mold design, the product of the stamping process can not have all kinds of technology as basic as a simple movement,

8、it should be according to the specific circumstances of the product ready motion analysis technology, which further re-design. Movement of products in the analysis process should be the main consideration of its necessity, timing, feasibility, but also creative. The need for the use of basic movemen

9、t is the principle to determine the needs of those campaigns to achieve product technology; the timing of the movement refers to the order in which they required; feasibility refers to whether the adoption of the structural design and mechanical design to achieve the required movement; creativity is

10、 Movement refers to the aforementioned movement can not be achieved or not be fully realized product technology, it is necessary to be good at bold efforts to adopt a new approach to product technology, which is mentioned in front of the flexibility in the use of mechanical movement. Stamping proces

11、s of a wide range of mechanical movement, and a variety of mechanical movement of the stamping process with the quality of stampings also vary, therefore the design of stamping dies for the mechanical motion control and flexibility in the use of design standards to enhance and ensure the quality sta

12、mpings of great significance. In the paper the first part, mainly describes the development of stamping die, stamping die illustrate the importance and significance of this design, and then stamping parts of the process analysis, completed a process to identify programs. The second part of blanking

13、process for the calculation and Die Design and Calculation of the work of some of the stamping equipment to provide a basis to choose. Finally, the main components of standard design and the choice of design-based mapping tool and provide a basis for forming mold, as well as the assembly drawing to

14、provide the basis of the size. Through the draw in front of mold design and assembly of the parts diagram Fig mold combined with the current manufacturer of the specific structural design experience, effective design can be used in actual production, so that a more practical tool. The design of the

15、structure of the stamping die design and working process. Reliable performance of the mold, smooth running, improved product quality and production efficiency, reduce labor intensity and production costs Keywords: Stamping; punching; die structure目錄摘 要IABSTRACTIII第1章 緒論11.1 模具技術(shù)的歷史現(xiàn)狀與發(fā)展水平11.1.1 沖壓模具

16、的歷史11.1.2 沖壓模具水平狀況2第2章 模具設(shè)計過程與基本概念52.1 沖壓模具設(shè)計的一般設(shè)計步驟52.1.1 取得必要的資料52.1.2 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)型式62.1.3 進(jìn)行必要的工藝計算72.1.4 模具的總體設(shè)計72.1.5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計72.1.6 選定沖壓設(shè)備82.1.7 繪制模具總圖82.1.8 繪制各非標(biāo)零件的零件圖92.1.9 填寫模具記錄卡和編寫沖壓工藝文件。92.2 沖壓模具的作用及基本要求92.3 模具的分類112.4 模具零件的分類132.4.1 工藝零件132.4.2 傳動零件132.4.3 輔助結(jié)構(gòu)零件142.5 模具結(jié)構(gòu)形式的選用14第3

17、章 沖壓的定義與基本概念163.1 沖壓的定義和優(yōu)缺點163.1.1 冷沖壓的定義163.1.2 冷沖壓的優(yōu)點如下。173.2 沖壓的主要工序183.3 沖壓件的精度193.4 沖壓材料及其沖壓成形性能203.4.1 材料的沖壓成形性能203.4.2 沖壓材料21第4章 模具的設(shè)計過程224.1 沖壓工藝分析224.1.1 材料224.1.3 尺寸精度234.1.4 結(jié)論234.2沖壓力與壓力中心計算244.2.1 沖壓力分析244.2.2 沖壓力計算244.3 工作零件刃口尺寸計算244.3.1 沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計算244.3.2 刃口尺寸計算254.4.1 凹模尺寸254.4.2

18、沖孔凸模尺寸264.5 凸模強(qiáng)度校核274.6 模具零件結(jié)構(gòu)尺274.7 選擇壓力機(jī)324.8 模具工作過程324.8.1 初始狀態(tài)324.8.2 凸模在最低點時的狀態(tài)324.8.3 凸模隨橡膠螺柱上提時的狀態(tài)334.8.4 凹模、凸模繼續(xù)上提到達(dá)最高點完成一個工作循環(huán)33第5章 模具零件設(shè)計335.1 模架結(jié)構(gòu)的選擇335.2 下模座的選擇設(shè)計335.3 上模座的選擇設(shè)計345.4 導(dǎo)柱的選擇設(shè)計355.5 導(dǎo)套的選擇設(shè)計365.6 各種版厚的確定37第6章 模具零件制造376.1 凹模固定板376.2 墊板386.3 凹模396.4 彈性卸料版406.5 凸模固定板416.6 上模座板42

19、6.7 下模座板436.8 沖孔凸模44參考文獻(xiàn)46致謝47附錄一48附錄二60第1章 緒論1.1模具技術(shù)的歷史現(xiàn)狀與發(fā)展水平1.1.1沖壓模具的歷史我國考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就就在世界領(lǐng)先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀(jì)60年代開始生產(chǎn)精沖模具。在走過了溫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數(shù)字，下同。）各類沖壓模具的生產(chǎn)能力。 一、沖壓模具市場情況 我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等

20、方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟?fàn)幖ち摇?現(xiàn)將2004年我國沖壓模具市場情況簡介如下： 據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004年我國沖壓模具總產(chǎn)出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. 根據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計資料,2004年我國共進(jìn)口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億元.其中國內(nèi)市場需求為260.4億元,總供應(yīng)約為213

21、.8億元,市場滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進(jìn)口模具大部分是技術(shù)含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術(shù)含量較低中的中低檔模具,因此技術(shù)含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產(chǎn),而技術(shù)含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟?fàn)幜?因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達(dá)到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因

22、此未能計入上述數(shù)字之中。 1.1.2沖壓模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產(chǎn)單套重量達(dá)50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內(nèi)也能生產(chǎn)了。精度達(dá)到12m，壽命2億次左右的多工位級進(jìn)模國內(nèi)已有多家企業(yè)能夠生產(chǎn)。表面粗糙度達(dá)到Ra1.5m的精沖模，大尺寸（300mm）精沖模及中厚板精沖模國內(nèi)也已達(dá)到相當(dāng)高的水平。 1、 模具CAD/CAM技術(shù)狀況 我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學(xué)院和武漢733廠于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中工學(xué)院和北京模具廠等于1986年共同完

23、成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學(xué)開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)汽車行業(yè)的模具設(shè)計制造中開始采用CAD/CAM技術(shù)。國家科委863計劃將東風(fēng)汽車公司作為CIMS應(yīng)用示范工廠，由華中理工大學(xué)作為技術(shù)依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進(jìn)了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設(shè)計制造中實際應(yīng)用，取得了顯著效益。1997年一汽引進(jìn)了板料成型過程計算機(jī)模擬CAE軟件并開始用于生產(chǎn)。 21世紀(jì)開始CAD/CAM技術(shù)逐漸普

24、及，現(xiàn)在具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術(shù)。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。 模具CAD/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，提高產(chǎn)品質(zhì)量，已成為人們的共識。在“八五”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機(jī)繪圖技術(shù)，數(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司 Pro/Engineer，美國CV公司的CADSS，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進(jìn)了AutoCAD

25、 CATIA 等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內(nèi)汽車覆蓋件模具生產(chǎn)企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術(shù)/DL圖的設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計均已實現(xiàn)二維CAD，多數(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產(chǎn)逐步代替零件圖生產(chǎn)。且模具的參數(shù)化設(shè)計也開始走向少數(shù)模具廠家技術(shù)開發(fā)的領(lǐng)域。 在沖壓成型CAE軟件方面，除了引進(jìn)的軟件外，華中科技術(shù)大學(xué)、吉林大學(xué)、湖南大學(xué)等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟件，并已在生實踐中得到成功應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的效益。 快速原型（RP）傳統(tǒng)的快速經(jīng)濟(jì)模具相結(jié)合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣

26、件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據(jù)的快速模具制造，它標(biāo)志著RPM應(yīng)用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產(chǎn)中應(yīng)用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術(shù)。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 2、模具設(shè)計與制造能力狀況 在國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，經(jīng)過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設(shè)計與制造能力已達(dá)到較高水平，包括信息工程和虛擬技術(shù)等許多現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)已在很多模具企業(yè)得到應(yīng)用。 雖然如此，我國的沖壓模具設(shè)計制造能力與市場需要和國際

27、先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這一些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設(shè)計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設(shè)計和制造難度大，質(zhì)量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計制造方法和手段方面基本達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 標(biāo)志沖模技術(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。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達(dá)到國際水平。 但總體上和國外多工位級進(jìn)模相比，在制造精度、使用壽命、模具結(jié)構(gòu)和功能上，仍存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術(shù)正在不斷地提

28、高和完美，高精度、高效益加工設(shè)備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應(yīng)用已越來越多。NC、DNC技術(shù)的應(yīng)用越來越成熟，可以進(jìn)行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質(zhì)量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強(qiáng)化技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術(shù)越來越被認(rèn)可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術(shù)在沖壓模具上的應(yīng)用日益增多。真空處理技術(shù)、實型鑄造技術(shù)、刃口堆焊技術(shù)等日趨成熟。激光切割和激光焊技術(shù)也得到了應(yīng)用。第2章 模具設(shè)計過程與基本概念2.1 沖壓模具設(shè)計的一般設(shè)計步驟模具設(shè)計實質(zhì)上是沖件工藝方案的制定和模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計。一般

29、步驟可歸納為以下幾點：2.1.1取得必要的資料根據(jù)相關(guān)資料分析工件的沖壓工藝性，對工件進(jìn)行工藝審核及標(biāo)準(zhǔn)化審核。 （1） 取得注明具體技術(shù)要求的產(chǎn)品零件圖樣。了解工件的形狀、尺寸與精度要求。關(guān)鍵孔的尺寸（大小和位置），關(guān)鍵表面，分析并確定工件的基準(zhǔn)面。其實，沖壓件的各項工藝性要求并不是絕對的。尤其在當(dāng)前沖壓技術(shù)迅速發(fā)展的情況下，根據(jù)生產(chǎn)實際的需要和可能，綜合應(yīng)用各種沖壓技術(shù)，合理選擇沖壓方法，正確進(jìn)行沖壓工藝的確定和模具結(jié)構(gòu)的選擇使之既滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求，又符合沖壓工藝的條件。 （2）收集工件加工的工藝過程卡片。由此可研究其前后工序的相互關(guān)系和在各工序間必須相互保證的加工工藝要求及裝配關(guān)系等。

30、 （3）了解工件的生產(chǎn)批量。零件的生產(chǎn)對沖壓加工的經(jīng)濟(jì)性起著決定性的作用，為此，必須根據(jù)零件的生產(chǎn)批量和零件的質(zhì)量要求，來決定模具的型式、結(jié)構(gòu)、材料等有關(guān)事項，并由此分析模具加工工藝的經(jīng)濟(jì)性及工件生產(chǎn)的合理性，描繪沖壓工步的輪廓。 （4）確認(rèn)工件原材料的規(guī)格及毛胚情況（如板料、條料、卷料、廢料等），了解材料的性質(zhì)和厚度，根據(jù)零件的工藝性確定是否采用無廢料排樣，并初步確定材料的規(guī)格和精度等級。在滿足使用性能和沖壓工藝性能要求的前提下，盡量采用低廉的材料。（5）分析設(shè)計和工藝上對材料纖維方向的要求、毛刺的方向。 （6）分析工（模）具車間制造模具的技術(shù)能力和設(shè)備條件以及可以采用的模具標(biāo)準(zhǔn)件的情況。

31、（7）熟悉沖壓車間的設(shè)備資料或情況。 （8）研究消化上述資料，初步構(gòu)思模具的結(jié)構(gòu)方案。必要時可對既定的產(chǎn)品設(shè)計和工藝過程提出修改意見，使產(chǎn)品設(shè)計、工藝過程和模具設(shè)計與制造三者之間能更好的結(jié)合，已取得更加完善的效果。2.1.2 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)型式 工藝方案的確定是沖壓件工藝分析之后應(yīng)進(jìn)行的一個最重要的環(huán)節(jié)。它包括：（1）根據(jù)工件的形狀特征、尺寸精度及表面的質(zhì)量的要求，進(jìn)行工藝分析，判斷出他的主要屬性，確定基本工序的性質(zhì)。即落料、沖孔、彎曲、拉深、翻邊和漲形等基本工序。列出沖壓所需的全部單工序，一般情況可從產(chǎn)品圖樣要求直接確定。（2）根據(jù)工藝計算，確定工序數(shù)目。對于拉深件，還應(yīng)計算拉深次數(shù)

32、。而彎曲件、沖裁件等也應(yīng)根據(jù)其形狀、尺寸及精度要求等，確定是一次還是幾次加工。（3）根據(jù)工序的變形特點、尺寸精度要求及操作方便性等要求，確定工序排列的先后順序。如采用先沖孔后彎曲、還是先彎曲后沖孔等。（4）根據(jù)生產(chǎn)批量、尺寸大小、精度要求以及模具制造水平、設(shè)備能力等多種因素，將已初步依次而排的單工序予以可能的工序組合。如復(fù)合沖壓工序、連續(xù)沖壓工序等。通常，厚料、低精度、小批量、大尺寸的沖件宜采用單工序生產(chǎn)，選用簡單模；薄料小尺寸、大批量的沖件宜用級進(jìn)模連續(xù)生產(chǎn)；而形位精度高的沖件，則宜采用復(fù)合模進(jìn)行沖壓。 在確定工序的性質(zhì)、順序及工序的組合后，即確定了沖壓的工藝方案。也即決定了各工序模具的結(jié)構(gòu)

33、型式。2.1.3 進(jìn)行必要的工藝計算（1）設(shè)計材料的排樣和計算毛胚尺寸。（2）計算沖壓力（包括沖裁力、彎曲力、拉深力、翻邊力、漲形力、及卸料力、推件力、壓邊力等），必要時還需計算沖壓功和功率。（3）計算模具的壓力中心。（4）計算或估算各主要零件的厚度。如凹模、凸模固定板、墊板的厚度以及卸料橡皮或彈簧的自有高度等。（5）決定凸、凹模的間隙，計算凸、凹模工作部分的的尺寸。（6）對于拉深工序，需決定拉深的方式（壓邊或不壓邊），計算拉深次數(shù)及中間工序的半成品的尺寸。對于某些工藝，如帶料的料、連續(xù)拉深，則需進(jìn)行專門的工藝計算。2.1.4 模具的總體設(shè)計在上述分析計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計并初步

34、計算出模具的閉合高度，概略地定出模具的外形尺寸。2.1.5 模具主要零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）工作部分零件。如凸模、凹模、凸凹模等結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計及固定形式的選擇。（2）定位零件。在模具中常用的定位裝置有很多的型式。如可調(diào)定位板、固定擋料銷、活動擋料銷及定居側(cè)刀，需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行選用及設(shè)計。在連續(xù)模中還需要考慮是否采用初始擋料銷。（3）卸料和推件裝置。如選用剛性還是彈性的，彈簧和橡皮的選用和計算等。（4）導(dǎo)向零件。如選用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向還是導(dǎo)板導(dǎo)向，選用中間導(dǎo)柱、后側(cè)導(dǎo)柱還是對角導(dǎo)柱，是滑動導(dǎo)套還是帶鋼球的滾珠導(dǎo)套等。（5）支持及夾持零件、緊固零件。如模柄、上下模座的結(jié)構(gòu)形式的選擇等。2.1.6

35、 選定沖壓設(shè)備沖壓設(shè)備的選擇是工序設(shè)計和模具設(shè)計的一項重要的內(nèi)容。合理的選用設(shè)備對工件質(zhì)量的保證、生產(chǎn)率的提高、操作時的安全性等都有重要的影響，也為模具的設(shè)計帶來方便。沖壓設(shè)備的選擇主要決定001其類型和規(guī)格。沖壓設(shè)備類型的選定，主要取決于工藝要求和生產(chǎn)批量。沖壓設(shè)備規(guī)格的確定，主要取決于工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)尺寸。對于曲柄壓力機(jī)來說，必須滿足以下要求：（1）壓力機(jī)的標(biāo)稱壓力必須大于沖壓的工藝力。即P壓P。更確切的說，應(yīng)該是沖壓過程的負(fù)荷曲線必須在壓力機(jī)的許用負(fù)荷之下。對于拉深件還需計算拉深功。（2）壓力機(jī)的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求。（3）壓力機(jī)的行程要滿足工件成形的要求。如對拉深工序所

36、用的壓力機(jī)，其行程必須大于該工序中工件高度的22.5倍，以便放入毛胚和取出工件。（4）壓力機(jī)的臺面尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸，并留有固定模具的位置。一般每邊應(yīng)大出5070mm以上。壓力機(jī)臺面上的漏料孔尺寸必須大于工件（或廢料）的尺寸。2.1.7 繪制模具總圖模具總圖（包括零件工作圖）的繪制應(yīng)嚴(yán)格按照制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T4457GB/T4460和GB/T1311993）。同時在實際生產(chǎn)中，結(jié)合模具的工作特點和安裝、調(diào)整的需要，其圖面的布置已形成一定的習(xí)慣。模具總圖包括：（1）主視圖。繪制模具在工作位置的剖面圖。一般情況下，其中一半繪制沖壓開始以前（沖床滑塊在上止點位置時）毛胚置入的情況；另一

37、半繪制沖壓結(jié)束后、工件已成形（或已分離）、沖床滑塊在下止點位置的狀態(tài)。（2）俯視圖。通常情況下一半繪制下半部分俯視圖，另一半繪制上半部分的俯視圖。（3）列出零件明細(xì)表，注明材質(zhì)及數(shù)量。凡標(biāo)件都要選定規(guī)格。（4）技術(shù)要求及說明。技術(shù)要求包括沖壓力、所選用的設(shè)備型號、模具總體的形位公差及裝配、安裝、調(diào)試、模具閉合高度、模具間隙以及其他技術(shù)要求。2.1.8繪制各非標(biāo)零件的零件圖零件圖上應(yīng)注明全部尺寸、公差及配合、形位公差、表面粗糙度、所用材料及熱處理要求，以及其他各項技術(shù)要求。2.1.9 填寫模具記錄卡和編寫沖壓工藝文件。對于小批量生產(chǎn)時，應(yīng)填寫工藝路線明細(xì)表；而在大量生產(chǎn)時，則需對每個零件制定工藝

38、過程卡和工序卡。2.2 沖壓模具的作用及基本要求模具的作用一方面是將壓力機(jī)的作用力通過模具傳遞給金屬板料，在其內(nèi)部產(chǎn)生使之變形的內(nèi)力。當(dāng)內(nèi)力的作用達(dá)到一定的數(shù)值時，板料毛胚或毛胚的某個部分便會產(chǎn)生與內(nèi)力的作用性質(zhì)相對應(yīng)的變形，從而獲得滿足一定性能要求及符合所需尺寸及形狀的制品；另一方面，通過模具的作用，可以保證上下模之間的正確導(dǎo)向，并使配料穩(wěn)固的壓緊與精確的定位，從而沖制出達(dá)到一定精度要求的沖件。在生產(chǎn)實際中，模具的作用在于保證沖件的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本等。為此，除了采用行之有效的工藝手段、進(jìn)行正確的模具設(shè)計及選擇合理的模具結(jié)構(gòu)之外，還必須以先進(jìn)的模具制造技術(shù)作為保證。對于各類模具的制造

39、，一般都應(yīng)滿足如下的幾個基本要求沖壓模具制造的基本要求包括兩個方面：一方面是對沖壓模具制造工藝過程的基本要求；另一方面是對制造出來的沖壓模具在質(zhì)量和使用方面的基本要求。 1. 對沖壓模具制造工藝過程的基本要求沖壓模具制造工藝過程中，應(yīng)滿足以下基本要求。要保證模具的質(zhì)量。保證模具的質(zhì)量是指在正常生產(chǎn)條件下，按工藝過程所加工的模具零件應(yīng)能達(dá)到模具設(shè)計圖樣所規(guī)定的全部精度和表面質(zhì)量要求，并通過裝配后能批量成形出合格的產(chǎn)品零件來。一般情況下，沖壓模具的質(zhì)量是由制造工藝規(guī)程的合理性、機(jī)床的加工精度及先進(jìn)程度、操作者的技術(shù)水平等決定的。2. 要保證模具的制造周期。沖壓模具的制造周期是指完成沖壓模具制造全過

40、程所需的時間。沖壓模具制造周期的長短主要取決于制模技術(shù)和生產(chǎn)管理水平的高低。為了滿足生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)品競爭能力，必須在保證質(zhì)量的前提下盡量縮短模具制造周期。為此，在制造沖壓模具時，應(yīng)力求縮短模具零件加工工藝路線，制定合理的加工工序，編制科學(xué)的工藝標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)濟(jì)合理地使用加工設(shè)備，并推行和采用“成組加工工藝”、模具標(biāo)準(zhǔn)件和模具技術(shù)。3 .要保證模具的使用壽命。模具的使用壽命是指模具在使用過程中的耐用程度，一般同一模具成形的沖壓件越多，則標(biāo)志模具的壽命越長。提高沖壓模具壽命是一個綜合性問題，除了正確選用模具材料以外，還應(yīng)在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造方法、測試設(shè)備、熱處理工藝、模具使用時的潤滑條件及所用沖壓設(shè)備

41、的精度等方面綜合予以改進(jìn)和提高。4. 要保證模具的精度。模具精度包括模具零件（主要是工作零件本身的精度和發(fā)揮模具效能所具有的精度，如凸、凹模的尺寸精度、形狀與位置精度，模具零件裝配后各零件之間的平行度、垂直度及定位與導(dǎo)向配合等精度。但通常所講的模具精度，主要是指模具工作零件的精度。一般來說，模具精度是通過制造精度來獲得的，而制造精度又受到加工方法及加工自身精度的限制。對大批量沖壓成形用的模具，對其精度要求是：一方面要求同一模具成形出來的沖壓件可以互換；另一方面模具本身的工作零件如有損壞，也要求可以互換。5. 要保證模具的成本低廉。模具成本是指模具設(shè)計制造費用與模具維修保養(yǎng)費用之和與模具成形出的

42、沖壓件總數(shù)的比值。在模具生產(chǎn)廠家，主要是指模具的制造費用。由于模具是單件生產(chǎn)，加之模具本身的復(fù)雜程度和精度要求都較高，故模具的成本較高。為了降低模具的制造成本，應(yīng)根據(jù)沖壓件批量大小，合理選擇模具材料，制定合理的加工工藝規(guī)程及設(shè)法提高勞動效率。對沖壓模具的基本要求沖壓模具制造出來以后，應(yīng)達(dá)到以下基本要求。能沖出質(zhì)量合格的沖壓件。沖壓件的質(zhì)量包括其形狀、尺寸、精度、斷面質(zhì)量和外觀等方面。具有一定的使用壽命。制造和修理沖壓模具時均應(yīng)考慮到?jīng)_壓模具在使用過程中的受力情況和可能的磨損，使沖壓模具的強(qiáng)度、剛性、耐磨性和沖擊韌度都具有足夠的耐用度。能正確而順利地安裝到規(guī)定的壓力機(jī)上。即沖壓模具的閉合高度、模

43、柄或安裝槽（孔尺寸、頂桿和推桿尺寸等）要與壓力機(jī)有關(guān)技術(shù)規(guī)格相適應(yīng)。沖壓模具的技術(shù)狀態(tài)良好。包括各零件的配合關(guān)系是否正確和穩(wěn)定，對于沖壓模具的安裝、操作和維修是否方便等。保證交貨期。根據(jù)訂貨單位生產(chǎn)的需要，在保證質(zhì)量的前提下，盡量縮短制造周期，按期交出合格的沖壓模具。沖壓模具的成本應(yīng)低廉。2.3 模具的分類沖床用的模具種類繁多，且變化無窮，由于生產(chǎn)成品的不同或使用沖床及材料的種類各異，則模具的設(shè)計構(gòu)造、制造及使用變化隨之而異，又模具幾乎都只適于單一產(chǎn)品的加工，致使其分類極為困難，一般分類的方法是依模具的工作方式與依產(chǎn)品的加工方法。 一， 依模具的工作方式分類 ，依模具工作方式的不同而分類，是根

44、據(jù)在一副模具內(nèi)所能完成的工程數(shù)目而定，分為單工程沖模和多工程沖模兩種。 單工程沖模：沖床每一程僅能作一單獨加工。 多工程沖模：將數(shù)個單工程沖模聚在一副模具內(nèi)，使沖床每一沖程能同時作多種單工程的工作，由于設(shè)計方式的不同又可區(qū)分為復(fù)合模沖模、組合沖模和連續(xù)沖模三種。 復(fù)合沖模：在不改變毛胚的位置，使沖床每一次沖擊下，可同時完成兩個或兩個以上的不同工程，但僅限于剪切加工的工程。 組合沖模：如果模具是由非剪切性的加工工程（如成形、彎曲、抽制、壓印等）相互組成，或非剪切性的加工與剪切性的加工組合在一起，也是不改毛胚的位置，在沖床每一沖制下，可同時完成數(shù)種單工程的工作，此即稱為組合沖模。 連續(xù)模：將各種作

45、用的單工程沖模分級排列在沖床上，帶料則依次通過每一級去施行加工，一件完整的零件是在最后一級完成的。 二， 依產(chǎn)品的加工方法分類 依產(chǎn)品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。 沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。 彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。 抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。 成形模具：指用各種局部變形

46、的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。 壓縮模具：是利用強(qiáng)大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。2.4模具零件的分類根據(jù)沖件的形狀、大小、精度和不同的工藝要求，以及考慮到生產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)性等不同的要求，模具的結(jié)構(gòu)型式和復(fù)雜程度各不相同。但模具的結(jié)構(gòu)組成是很有規(guī)律性的。對功能齊全的手工送料模具來說，根據(jù)其模具的作用情況，所以的零件可以分為工藝零件、傳動零件和輔助結(jié)構(gòu)零件三大類。2.4.1工藝零件這類零件是直接參加完成沖壓工序及與材料和沖件相互接觸，他們對完成工藝過程其主要作用，直

47、接使板料產(chǎn)生金屬流動、造成塑性變形或引起材料分離的零件。其中包括：（1）工作零件-直接完成工作要求的一定變形或造成材料分離的零件。如凸模、凹模、凸凹模等；（2）定位零件-用以確定加工中材料和毛胚正確位置的零件。如當(dāng)料銷。定位板、定距側(cè)刀等；（3）卸料、推料及壓料零件-用于夾持毛胚或在沖壓完成后進(jìn)行推件及卸料的零件。在某些情況下，也能起到限位，校整和幫助提高沖件精度的作用。如卸料版壓邊圈、頂件器、廢料切刀以及與模具安裝在一起的送料、送件裝置等。2.4.2傳動零件使板料進(jìn)給送料、或使模具工作部分產(chǎn)生某種特定的運(yùn)動方向，使得壓力機(jī)垂直上下運(yùn)動變成工藝過程中所需的運(yùn)動方向的零件。如凸輪。斜楔、滑板、鉸

48、鏈接頭等。2.4.3輔助結(jié)構(gòu)零件這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和胚料直接發(fā)生作用。只是在模具結(jié)構(gòu)中有安裝夾持及裝配的作用，對模具完成工藝過程其保證作用或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟婆c輔助的作用。其中包括：（1）導(dǎo)向零件-作為上模在工作時的運(yùn)動方向，保證模具上、下部分正確的相對位置的零件。（2）夾持及支持零件-用以安裝工藝零件及傳遞工作壓力，并將模具安裝固定到壓力機(jī)上的零件。（3）緊固及其他零件-連接緊固工藝零件與輔助零件，及將模具固定到壓力機(jī)臺面上的零件。2.5 模具結(jié)構(gòu)形式的選用沖模設(shè)計時，首先要根據(jù)工藝方案選定模具類型（簡單模、級進(jìn)?；驈?fù)合模），確定具體的模具總體結(jié)構(gòu)形式。這是沖模設(shè)計的關(guān)鍵一步

49、，它直接影響沖壓件的品質(zhì)，成本和沖壓生產(chǎn)率。 模具的結(jié)構(gòu)形式很多，可根據(jù)沖壓件的形狀、尺寸、精度、材料性能和生產(chǎn)批量及沖壓設(shè)備、模具加工條件、工藝方案等設(shè)計。在滿足沖壓件品質(zhì)要求的前提下，力求模具結(jié)構(gòu)簡單、制造周期短、成本低、生產(chǎn)效率高、壽命長。確定模具結(jié)構(gòu)形式的內(nèi)容包括以下幾個方面:：1)根據(jù)沖壓件的形狀和尺寸，確定凸、凹模的加工精度、結(jié)構(gòu)形式和固定方法；2)根據(jù)毛坯的特點、沖壓件的精度和生產(chǎn)批量，確定定位、導(dǎo)料和擋料方式；3)根據(jù)工件和廢料的形狀、大小，確定進(jìn)料、出件和排出廢料的方式；4)根據(jù)板料的厚度和沖壓件的精度要求，確定壓料與卸料方式，壓料或不壓料，彈性卸料或剛性卸料；5)根據(jù)生產(chǎn)批

50、量，確定操作方式：手工操作，自動或半自動操作；6)根據(jù)沖壓件的特征和對模具壽命的要求，確定合理的模具加工精度，選取合理的導(dǎo)向方式和模具固定方式；7)根據(jù)所使用的設(shè)備，確定模具的安裝與固定方式。表2-5的內(nèi)容供選定模具種類時參考。表2-5 沖壓件生產(chǎn)批量與合理模具形式 2-5級進(jìn)模與復(fù)合模性能比較比較項目復(fù)合模級進(jìn)模沖壓精度高級和中級精度（35級）中級和低級精度（58級）制件形狀特點 零件的幾何形狀與尺寸受到模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度方面的限制 可以加工復(fù)雜、特殊形狀的制件，如寬度很小的異形件等制件品質(zhì) 由于壓料沖裁同時得到校平，制件平正（不彎曲）且有較好的剪切斷面 中、小制件不平正（彎曲），高質(zhì)量制件要求

51、校平生產(chǎn)效率 制件被頂?shù)侥＞吖ぷ髅嫔?，必須用或機(jī)械排除，生產(chǎn)效率稍低 工序間自動送料可以自動排除工件，生產(chǎn)效率高使用高速自動壓力機(jī) 操作時出件困難可能損壞彈簧緩沖機(jī)構(gòu)不作推薦 在行程次數(shù)為每分鐘400次或更多的高速壓力機(jī)上工作工作安全性手需伸入模具的工作區(qū)不安全，需采用安全的措施 手不需伸人模具工作區(qū)，比較安全多排沖壓法的應(yīng)用很少采用廣泛用于尺寸較小的制件模具制造工作量和成本沖裁復(fù)雜形狀制件比級進(jìn)模低沖裁簡單形狀制件比復(fù)合模低 此外在設(shè)計沖模時，還必須對其加工、維修、操作安全等方面予以注意。1)大型、復(fù)雜形狀的模具零件，加工困難時，應(yīng)考慮采用鑲拼結(jié)構(gòu)，以利于加工。2)模具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證磨損后修磨方

52、便；盡量做到不拆卸即可修磨工作零件；影響修磨而必須去掉的零件(如模柄等)，町做成易拆卸的結(jié)構(gòu)等等。3)沖模的工作零件較多，而且使用壽命相差較大時，應(yīng)將易損壞及易磨損的工作零件做成快換結(jié)構(gòu)的形式，而且盡量做到可以分別調(diào)整和補(bǔ)償易磨損件的相關(guān)尺寸。4)需要經(jīng)常修磨和調(diào)整的部分盡量放在模具的下部。5)頃鞋較大的模填應(yīng)有方便的起運(yùn)孔或鉤環(huán)等。第3章 沖壓的定義與基本概念3.1沖壓的定義和優(yōu)缺點3.1.1冷沖壓的定義沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動力，使板料在模具 里直接受到變形力并進(jìn)行變形，從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料，模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。沖壓加工是一種金屬冷

53、變形加工方法。所以，被稱之為冷沖壓或板料沖壓，簡稱沖壓。它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一，也隸屬于材料成型工程技術(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(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)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，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。3.1.2冷沖壓的優(yōu)點如下。與機(jī)械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術(shù)方面還是經(jīng)濟(jì)方面都具有許多獨特的優(yōu)點。主要表現(xiàn)如下。(1) 沖壓加工的生產(chǎn)效率高，且操作方便，易

54、于實現(xiàn)機(jī)械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設(shè)備來完成加工，普通壓力機(jī)的行程次數(shù)為每分鐘可達(dá)幾十次，高速壓力要每分鐘可達(dá)數(shù)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(zhì)量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3） 沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復(fù)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(yīng)，沖壓的強(qiáng)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(shè)備，因而是一種省料，節(jié)能的加工方法，沖壓件的

55、成本較低。由于沖壓具有如此優(yōu)越性，沖壓加工在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。例如，在宇航，航空，軍工，機(jī)械，農(nóng)機(jī)，電子，信息，鐵道，郵電，交通，化工，醫(yī)療器具，日用電器及輕工等部門里都有沖壓加工。不但整個產(chǎn)業(yè)界都用到它，而且每個人都直接與沖壓產(chǎn)品發(fā)生聯(lián)系。像飛機(jī)，火車，汽車，拖拉機(jī)上就有許多大，中，小型沖壓件。小轎車的車身，車架及車圈等零部件都是沖壓加工出來的。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計，自行車，縫紉機(jī)，手表里有80%是沖壓件；電視機(jī)，收錄機(jī)，攝像機(jī)里有90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。但是，沖壓加工所使用的

56、模具一般具有專用性，有時一個復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。當(dāng)然，沖壓加工也存在著一些問題和缺點。主要表現(xiàn)在沖壓加工時產(chǎn)生的噪音和振動兩種公害，而且操作者的安全事故時有發(fā)生。不過，這些問題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問題一定會盡快二完善的得到解決。3.2沖壓的主要工序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