金屬手柄沖裁工藝與模具設(shè)計(jì)

1、 遼寧建筑職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 金屬手柄沖裁工藝與模具設(shè)計(jì) 系 （部） 機(jī) 械 工 程 系 專 業(yè) 模 具 設(shè) 計(jì) 與 制 造 班 級(jí) 模具G121 姓 名 指導(dǎo)老師 摘 要模具是用來成型各種工業(yè)產(chǎn)品的一種重要的工藝裝備，是機(jī)械制造工業(yè)成型毛胚或零件的一種手段。當(dāng)然，模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)的發(fā)展是和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展緊密相聯(lián)的。所以，模具工業(yè)的發(fā)展對眾多行業(yè)是相當(dāng)重要的，同時(shí)，現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展對模具的要求在不斷的提高，模具的需求量更大，種類更多，性能和精度更高，結(jié)構(gòu)和工作條件更復(fù)雜，工作溫度更高，壽命也要求更長。本次模具設(shè)計(jì)是手柄模具設(shè)計(jì)，是利用材料為Q235-A鋼生產(chǎn)的

2、。設(shè)計(jì)內(nèi)容是從工藝分析開始的，根據(jù)工藝要求來確定設(shè)計(jì)的大體思路。然后是模具設(shè)計(jì)有關(guān)尺寸的計(jì)算，以及模具的總體設(shè)計(jì)，裝配等。本次設(shè)計(jì)不僅讓我熟悉了課本所學(xué)的知識(shí)，而且讓我做到所學(xué)的運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，更讓我了解了沖壓模具設(shè)計(jì)的全過程和加工實(shí)踐的各種要點(diǎn)。使我在本次設(shè)計(jì)實(shí)踐當(dāng)中有一個(gè)質(zhì)的飛躍。關(guān)鍵詞：模具 沖壓 手柄目 錄第一章沖壓成型與模具技術(shù)概述 11.1沖壓與冷沖模概念. 11.2沖模設(shè)計(jì)與制造要求 11.3沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 4第二章沖壓變形理論 7 2.1 塑性變形的概念 7 2.2 塑性力學(xué)基礎(chǔ) 8 2.3 沖壓材料及其沖壓成型性能 9第三章模具材料選用 11 3.1 沖壓對模具材料的要求

3、 11 3.2 沖模材料的選用原則 11 第四章設(shè)計(jì)依據(jù)原始數(shù)據(jù) 12 4.1沖壓件工藝性分析 12 4.2沖壓工藝方案確定 12 4.3主要設(shè)計(jì)計(jì)算 12 4.3.1排樣方式的確定及其計(jì)算 12 4.4沖壓力的計(jì)算 13 4.5壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 13 4.6工作零件刃口尺寸計(jì)算 13 4.7卸料橡膠的設(shè)計(jì) 16 4.8模具總體設(shè)計(jì) 16第五章. 主要零部件設(shè)計(jì) 17 5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 5.2定位零件的設(shè)計(jì) 17 5.3導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 17 5.4卸料部件的設(shè)計(jì) 18 5.5模架及其它零部件設(shè)計(jì) 19 第六章. 模具總裝圖 21 第七章. 沖壓設(shè)備的選定 22第八章. 模具

4、加工工藝 24第九章. 模具的裝配 24 總結(jié) 28參考文獻(xiàn) 29致謝 30第一章 沖壓成型與模具技術(shù)概述1.1沖壓與冷沖模概念沖壓是在溫室下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。在沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工或零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為沖壓模具（俗稱沖模）。沖模是現(xiàn)實(shí)沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，與沖壓件是“一模一樣”的關(guān)系，若沒有符合要求的沖模，就不能生產(chǎn)出合格的沖壓件；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓成型工藝就無法實(shí)現(xiàn)。在沖壓零件的生產(chǎn)中，合理的沖壓成型工藝，先進(jìn)的模具，高效的沖壓設(shè)備是必不可少的三要素。

5、沖模在種類繁多的模具中占有十分重要的地位，它占了模具總產(chǎn)量的30%以上，從產(chǎn)值上看，它占了模具總產(chǎn)值的50%左右。沖壓加工與其他加工方法相比，無論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)的制件所表現(xiàn)出來的高精度，高復(fù)雜度，高一致性，高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。但需要指出的是，猶豫進(jìn)行沖壓成型加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn)品，其制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有難加工，精度高，技術(shù)要求高，生產(chǎn)成本高（占產(chǎn)品成本的10%到30%）等特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。由于沖壓加工具有上述突出的

6、優(yōu)點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。1.2 沖模設(shè)計(jì)與制造要求通常沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)流程如下圖1所示。 沖壓技術(shù)工作包括沖壓工藝設(shè)計(jì)，模具設(shè)計(jì)及沖模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的內(nèi)容不同，但三者之間都存在著相互關(guān)聯(lián)，相互影響和相互依存的聯(lián)系。三者基本內(nèi)容和基本要求見表1示（沖壓）產(chǎn)品設(shè)計(jì) 沖壓成型工藝設(shè)計(jì) 沖壓模具設(shè)計(jì) 沖模制造 沖壓產(chǎn)品生產(chǎn) 圖1 表1項(xiàng)目名稱基本內(nèi)容基本要求沖壓成形工藝設(shè)計(jì) 針對給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小，企業(yè)現(xiàn)有沖壓設(shè)備的類型規(guī)格，模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件；從對產(chǎn)品零件

7、圖的沖壓工藝性分析入手，經(jīng)過必要的工藝計(jì)算，制訂出合理的工藝方案（包括工序性質(zhì)，數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等），最后編寫出沖壓工藝卡（1）沖壓原材料利用率高，即材料消耗應(yīng)盡可能少。（2）根據(jù)工廠的具體生產(chǎn)條件，制定的工藝方案應(yīng)技術(shù)上先進(jìn)可行，經(jīng)濟(jì)上合理。（3）工序組合方式和工序排列順序應(yīng)符合沖壓變形規(guī)律，能確保沖壓出合格的工件。（4）工序數(shù)量應(yīng)盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高。（5）制訂的工藝規(guī)程，應(yīng)方便工廠的生產(chǎn)組織與管理。 續(xù)表項(xiàng)目名稱基本內(nèi)容基本要求沖壓模具設(shè)計(jì)依據(jù)制訂的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排除等問題以及模具的制造維修方便、操作安全可

8、靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出于沖壓設(shè)備相適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖，要能保證沖壓工藝的實(shí)施。（1）模具結(jié)構(gòu)及其尺寸參數(shù)應(yīng)保證能沖壓出形狀、尺寸、精度均符合圖樣要求的零件。（2）模具結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單，加工精度合理，制造維修方便，成本低廉。（3）模具要堅(jiān)固耐用，能滿足批量生產(chǎn)的要求。（4）模具要操作方便，工作安全可靠，工人勞動(dòng)強(qiáng)度要低。（5）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期要短。模具制造根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、模具材料、尺寸精度、行位精度、工作特性和使用壽命等要求，綜合考慮各方面的特點(diǎn)，并充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的一切特長，正確選擇加工方法和裝配方法，選出最佳加工放方案，制訂出合理的沖模加工工藝規(guī)程（1

9、）為了生產(chǎn)合格的產(chǎn)品和發(fā)揮模具的效能，制造的模具必須具有較高的精度。（2）一般要求模具應(yīng)具有較長的使用壽命。（3）較短的模具制造周期。（4）較低的模具制造成本 應(yīng)該指出，沖模設(shè)計(jì)與制造必須根據(jù)企業(yè)和產(chǎn)品生產(chǎn)批量的實(shí)際情況進(jìn)行全面考慮，在保證質(zhì)量的前提下，尋求最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。片面追求生產(chǎn)效率、模具精度和使用壽命必然導(dǎo)致成本的增加，只顧降低成本和縮短制造周期而忽視模具精度和使用壽命必然導(dǎo)致質(zhì)量下降。1.3沖壓現(xiàn)狀與發(fā)展方向 目前，我國沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后，主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、，模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國模具在壽

10、命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具相比差距相當(dāng)大。 隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)證呈現(xiàn)多品種、少批量，復(fù)雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快等變化特點(diǎn)，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場變化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)正由手工設(shè)計(jì)、依靠人工經(jīng)驗(yàn)和常規(guī)機(jī)械加工技術(shù)向以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計(jì)算機(jī)輔設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）技術(shù)轉(zhuǎn)變。 1.沖壓成形理論及沖壓工藝 加強(qiáng)沖壓變形基礎(chǔ)理論的研究，以提供更加準(zhǔn)確、適用、方便的計(jì)算方法，正確地確定沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀，解決

11、沖壓變形中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，進(jìn)一步提高沖壓件的質(zhì)量。 研究和推廣采用新工藝，如精沖工藝、軟模成形工藝，高能高速成形工藝、超塑性成形工藝以及其他高效率、經(jīng)濟(jì)成形工藝等，進(jìn)一步提高沖壓技術(shù)水平。 2，模具新材料及熱處理、表面處理 隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對模具質(zhì)量和壽命要求越來越高。而提高模具質(zhì)量和壽命最有效的方法就是開發(fā)和應(yīng)用模具新材料及熱處理、表面處理新工藝，不斷提高使用性能，改善加工性能。 （1）模具新材料 沖壓模具使用的材料術(shù)語冷作模具鋼，是應(yīng)用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強(qiáng)度、韌性、耐磨性。目前，冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2(相當(dāng)于我國Cr12MoV)性能基礎(chǔ)上

12、，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性，如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53（Cr8Mo2SiV）等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應(yīng)高速、自動(dòng)化、大批量生產(chǎn)而開發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13,5等。 （2）熱處理、表面處理新工藝 為了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蝕性，必須采用熱處理、表面處理新技術(shù)，尤其是表面處理新技術(shù)。除人們熟悉的鍍硬鉻，滲氮等表面硬化處理方法外，今年來模具表面性能強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展很快，實(shí)際應(yīng)用效果很好。其中，化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）以及鹽浴滲金

13、屬(TD)等方法是集中發(fā)展較快、應(yīng)用最廣的表面涂覆硬化處理的新技術(shù)。它們對提高模具壽命和減少模具昂貴材料的消耗，有著十分重要的意義。 3.模具CAD/CAM技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的迅速發(fā)展和有機(jī)結(jié)合，形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）這一新技術(shù)。 CAD/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程，它以計(jì)算機(jī)軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員能借助計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工以成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設(shè)計(jì)及制造周期、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，以成為人們的共識(shí)。 隨著功

14、能強(qiáng)大的專業(yè)軟件和高效繼承制造設(shè)備的出現(xiàn)，以三維造型為基礎(chǔ)、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技術(shù)正成為發(fā)展方向，它能實(shí)現(xiàn)面向制造和裝配的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)成形過程的模擬和數(shù)控加工過程的仿真，使設(shè)計(jì)、制造一體化。 4.快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù) 為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中多品種、小批量長生的需要，加快模具的制造速度，降低模具生產(chǎn)成本，開發(fā)和應(yīng)用快讀經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)越來越受到人們的重視。目前，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)主要有低熔點(diǎn)合金制模技術(shù)、鋅基合金制模技術(shù)、環(huán)氧樹脂制模技術(shù)、噴涂成形制模技術(shù)、疊層鋼板制模技術(shù)等。應(yīng)用快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)制造模具，能簡化模具制造工藝、 制造周期、降低模具生產(chǎn)成本，在工業(yè)生產(chǎn)中取得了顯著地經(jīng)濟(jì)效益。

15、對提高新產(chǎn)品的開發(fā)速度，促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展有著非常重要的作用。 5.模具標(biāo)準(zhǔn)化 模具標(biāo)準(zhǔn)化是縮短模具制造周期、降低模具開發(fā)成本、提高模具質(zhì)量的有效方法，模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的高低是體現(xiàn)一個(gè)國家整體技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。我國模具標(biāo)準(zhǔn)件技術(shù)水平低、模具標(biāo)準(zhǔn)化程度低，與先進(jìn)工業(yè)國家相比有較大差距。國外標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用覆蓋率達(dá)到80%，我國僅40%左右。學(xué)習(xí)借鑒國外先進(jìn)模具標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)我國模具新標(biāo)準(zhǔn)，提高模具標(biāo)準(zhǔn)件精度和互換性以及模具標(biāo)準(zhǔn)化程度，是我國模具標(biāo)準(zhǔn)化工作努力的方向。 6.先進(jìn)生產(chǎn)管理模式 隨著需求的個(gè)性化和制造的全球化、信息化，企業(yè)內(nèi)部和外部環(huán)境的變化，改變了模具業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)觀念和生產(chǎn)組織方式。現(xiàn)代系統(tǒng)管

16、理技術(shù)在模具企業(yè)正得到逐步應(yīng)用，主要表現(xiàn)在：應(yīng)用集成化思想，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了資源共享；實(shí)現(xiàn)金字塔式的多層次生產(chǎn)管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)的順序工作方式想并行工作方式的轉(zhuǎn)變；實(shí)現(xiàn)以技術(shù)為中心向以人為中心的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)協(xié)同和團(tuán)隊(duì)精神。先進(jìn)生產(chǎn)管理模式的應(yīng)用使得企業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了低成本、高質(zhì)量和高速度，提高了企業(yè)市場競爭能力。第二章 沖壓變形理論基礎(chǔ)2.1塑性變形的概念在金屬材料中，原子之間作用著相當(dāng)大的力，足以抵抗重力的作用，所以在沒有其他外力作用的條件下，金屬物體將保持自由的形狀和尺寸。當(dāng)物體受到外力作用之后，它的形狀和尺寸將發(fā)生變化即變形，變形的實(shí)質(zhì)就是原子間的距離產(chǎn)生變化。假如作用于

17、物體的外力去除后，由外力引起的變形隨之消失，物體能完全恢復(fù)自己的原始形狀和尺寸，這樣的變形稱為塑性變形塑性變形和彈性變形都是在變形體不破壞的條件下進(jìn)行的（即連續(xù)性不破壞）。 通常用塑性表示材料塑性變形能力。所謂塑性，是指固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性能力。金屬的塑性不是古亭不變的，影響它的因素很多，除了金屬本身的晶格類型、化學(xué)成分和金相組織等內(nèi)在因素之外，其外部因素變形方式（機(jī)械因素及應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)）、變形條件（物理因素及變形溫度與變形速度）的影響也很大。影響金屬塑性的主要因素見下表。影響因素影響規(guī)律材料組織結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu)的金屬塑性好于體心立方，密排六方最差。組成金屬的

18、元素越少（如純金屬和固溶體），晶粒越細(xì)小，組織分布越均勻，則金屬塑性越好應(yīng)力狀態(tài) 壓應(yīng)力有利于封閉裂紋，阻止其繼續(xù)擴(kuò)展，減小或阻止晶間變形，增加晶間結(jié)合力，消除由于塑性變形引起的各種破壞；與此相反，拉應(yīng)力則促使材料的裂紋擴(kuò)展，加快材料的破壞。所以，在應(yīng)力狀態(tài)中，壓應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性越好。 反之，拉應(yīng)力個(gè)數(shù)越多，數(shù)值越大，則金屬的塑性越差。變形溫度一般溫度升高，塑性增加變形速度變形速度對塑性的影響有正反兩方面，對大多數(shù)金屬來說民俗性隨變形速度變化的一般趨勢是先降低，后增加2.2塑性力學(xué)基礎(chǔ)1.點(diǎn)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)金屬?zèng)_壓成型時(shí)，外力通過模具作用在坯料上，使其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，并且發(fā)生

19、塑性變形。一定的力的作用方式和大小都對應(yīng)著一定的變形，受力不同，形變就不同。由于坯料變形區(qū)內(nèi)個(gè)點(diǎn)的手里和變形情況不同，為了全面、整地描述變形區(qū)內(nèi)個(gè)點(diǎn)受力情況，引入點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)的概念。某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，通常是圍繞該點(diǎn)取出一個(gè)微小（正）六面體（即所謂的單元體），用該單元體上三個(gè)相互垂直面上的應(yīng)力來表示。一般可沿坐標(biāo)方向?qū)⑦@些應(yīng)力分解成9個(gè)應(yīng)力分量，即3個(gè)正應(yīng)力和6個(gè)切應(yīng)力。由于單元體處于靜平衡狀態(tài)，根據(jù)切應(yīng)力互等定理，實(shí)際上只需要知道6個(gè)應(yīng)力分量，即3個(gè)正應(yīng)力和3個(gè)切應(yīng)力，就可以確定該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。2.金屬的屈服條件眾所周知，在材料單向拉伸中，由于質(zhì)點(diǎn)處于單向應(yīng)力狀態(tài)，只要單向拉伸應(yīng)力達(dá)到材料的屈服

20、極限，該質(zhì)點(diǎn)即行屈服，進(jìn)入塑性狀態(tài)。在多向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，顯然就不能僅僅用某一應(yīng)力分量來判斷質(zhì)點(diǎn)是否進(jìn)入塑性狀態(tài)，必須同時(shí)考慮其他應(yīng)力分量。研究表明，只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合一定的關(guān)系時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才進(jìn)入塑性裝填。這種關(guān)系叫做屈服條件，或屈服準(zhǔn)則，也稱塑性條件或塑性方程。 滿足屈服條件表明材料處于塑性狀態(tài)。材料要進(jìn)行塑性變形，必須始終滿足屈服條件。對于應(yīng)變硬化材料，材料要由彈性變形轉(zhuǎn)為塑性變形，必須滿足的屈服條件叫初始屈服條件；而塑性變形要繼續(xù)發(fā)展，必須滿足的屈服條件則叫后繼屈服條件。在一般應(yīng)力狀態(tài)下，塑性變形過程的發(fā)生、發(fā)展，實(shí)質(zhì)上可以理解為一系列的彈性極限狀態(tài)的突破初始屈服和后繼屈服。 材料是否屈服

21、和進(jìn)入塑性狀態(tài)，主要取決于兩個(gè)方面的因素：（1）在一定的變形條件（變形溫度和變形速度）下材料的物理力學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變的根據(jù)；（2）材料所處的應(yīng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變的條件。2.3沖壓材料及其沖壓成形性能 1沖壓成形性能的概念 沖壓成形加工方法與其他加工方法一樣，都是以自身性能作為加工依據(jù)，材料實(shí)施沖壓成形加工必須有好的沖壓成形性能。 材料對各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力稱為材料的沖壓成形性能。材料的沖壓性能好，就是指其便于沖壓加工，一次沖壓工序的極限變形程度和總的極限變程度大，聲場效率高，容易得到高質(zhì)量的沖壓件，模具壽命長等。由此可見，沖壓成形性能是一個(gè)綜合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要內(nèi)容來看，有兩方面：

22、一是成形極限，二是成形質(zhì)量。 （1）成形極限 在沖壓成型過程中，材料能達(dá)到的最大變形程度成為成形極限。對于不同的成形工藝，成形極限是采用不同的極限變形系數(shù)來表示的。由于大多數(shù)沖壓成形都是在板厚方向上的應(yīng)力數(shù)值近似零的平面應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，因此不難分析：在變形坯料的內(nèi)部，凡是受到過大拉應(yīng)力作用的區(qū)域，就會(huì)使坯料局部嚴(yán)重變薄，甚至拉裂而使沖件報(bào)廢；凡是受到大壓應(yīng)力作用的區(qū)域，若超過了臨界應(yīng)力就會(huì)使坯料喪失穩(wěn)定而起皺。因此，從材料方面來看，為了提高成形極限，就必須提高材料的塑性指標(biāo)和增強(qiáng)抗拉、抗壓能力。 沖壓時(shí)，當(dāng)作用于坯料變形區(qū)內(nèi)的拉應(yīng)力的絕對值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是伸長變形，故稱這種沖

23、壓變形為伸長類變形（如脹形、擴(kuò)口、內(nèi)孔翻邊等）。當(dāng)作用于坯料變形區(qū)內(nèi)的壓應(yīng)力的絕對值最大時(shí)，在這個(gè)方向上的變形一定是壓縮變形，故稱這種沖壓變形為壓縮類變形（如拉深、縮口等）伸長類變形的極限系數(shù)主要決定于材料的塑性；壓縮類變形的極限變形系數(shù)通常是受坯料傳力區(qū)的承載能力的限制，有時(shí)則受變形區(qū)或傳力區(qū)的失穩(wěn)起皺的限制。 （2）成形質(zhì)量 沖壓件的質(zhì)量指標(biāo)主要是尺寸精度、厚度變化、表面質(zhì)量以及成形后材料的物理、力學(xué)性能等。影響工件質(zhì)量的因素很多，不同的沖壓工序情況又各不相同。 材料在塑性變形的同時(shí)總伴隨著彈性變形，當(dāng)載荷卸除后，由于材料的彈性回復(fù)，造成制件的尺寸和形狀偏離模具，影響制件的尺寸和形狀精度。

24、因此掌握回彈規(guī)律，控制回彈量是非常重要的。 沖壓形成后，板厚一般都要發(fā)生辯護(hù)啊，有的是變厚，有的是變薄。厚度變薄直接影響沖壓件的強(qiáng)度和使用，對強(qiáng)度有要求時(shí)，往往要限制其最大變薄量。 材料經(jīng)過塑性變形后，除產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象外，還由于變形不均，造成殘余應(yīng)力，從而引起工件尺寸及形狀的變化，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起工件的自行開裂。所有這些情況，在制定沖壓工藝時(shí)都應(yīng)予以考慮。 影響工件表面質(zhì)量的主要因素是原材料的表面狀態(tài)、晶粒大小、沖壓時(shí)材料粘膜的情況以及模具對沖壓件表面的擦傷等。原材料的表面狀態(tài)直接影響工件的表面質(zhì)量；晶粒粗大的鋼板拉伸時(shí)產(chǎn)生所謂“子皮”樣的缺陷（表面粗糙）；沖壓易于粘膜的材料則會(huì)擦傷沖壓件并降

25、低磨具壽命。此外，模具間隙不均，模具表面粗糙也會(huì)擦傷沖壓件。第三章 模具材料選用3.1沖壓對模具材料的要求 不同沖壓方法，其模具類型不同，模具工作條件有差異，對模具材料的要求也有所不同。表1.4.1是不同模具工作條件及對模具工作零件材料的性能要求。 表1.4.1模具類型工作條件模具工作零件材料的性能要求沖裁模主要用于各種板料的沖切成形，其刃口在工作過程中到手強(qiáng)烈的摩擦和沖擊具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能彎曲模主要用于板料的彎曲成形，工作負(fù)荷不大，但有一定的摩擦具有高的耐磨性和斷裂抗力拉深模主要用于板料的拉深成形，工作應(yīng)力不大，但凹模入口處承受強(qiáng)烈的摩擦 具有高的硬度及耐磨性，凹模工

26、作表面粗糙度值比較低3.2沖模材料的選用原則 模具材料的選用，不僅關(guān)系到模具的使用壽命，而且也直接影響到模具的制造成本，因此事模具設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。在沖壓過程中，模具承受沖擊負(fù)荷且連續(xù)工作，使凸、凹模受到強(qiáng)大壓力和劇烈摩擦，工作條件及其惡劣。因此，選擇模具材料應(yīng)遵循如下原則： （1）根據(jù)模具種類及其工作條件，選用材料要滿足使用要求，應(yīng)具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐沖度、耐疲勞性等； （2）根據(jù)沖壓材料和沖壓件生產(chǎn)批量選用材料； （3）滿足加工要求，應(yīng)具有良好的加工工藝性能，便于切削加工，淬透性好、熱處理變形小； （4）滿足經(jīng)濟(jì)性要求。第四章 設(shè)計(jì)依據(jù)原始數(shù)據(jù)工件名稱：手柄；生產(chǎn)批量：中批

27、量；材料：Q235-A鋼；材料厚度：1.2mm工件簡圖：如下圖所示。設(shè)計(jì)步驟：4.1沖壓件工藝性分析此工件只有落料和沖孔兩個(gè)工序。 材料為Q235-A鋼，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對簡單，有一個(gè)8mm的孔和5個(gè)5mm的孔；孔與孔、孔與邊緣之間的距離也滿足要求，最小壁厚為35mm(大端4個(gè)5mm的孔與8mm孔、5mm的孔與R16mm外圓之間的壁厚)。工件的尺寸全部為自由公差，可看作IT14級(jí)，尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求。4.2沖壓工藝方案的確定該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：落料-沖孔復(fù)合沖壓。采用

28、復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔-落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序兩副模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足中批量生產(chǎn)要求。方案二只需一副模具，工件的精度及生產(chǎn)效率都較高，但工件最小壁厚35mm接近凸凹模許用最小壁厚32mm，模具強(qiáng)度較差，制造難度大，并且沖壓后成品件留在模具上，在清理模具上的物料時(shí)會(huì)影響沖壓速度，操作不方便。方案三也只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，工件精度也能滿足要求。通過對上述三種方案的分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。  4.3主要設(shè)計(jì)計(jì)算   4.3.1排樣方式的確定及其計(jì)算 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，首先要設(shè)計(jì)條料

29、排樣圖。手柄的形狀具有一頭大一頭小的特點(diǎn)，直排時(shí)材料利用率低，應(yīng)采用直對排，如圖二所示的排樣方法，設(shè)計(jì)成隔位沖壓，可顯著地減少廢料。隔位沖壓就是將第一遍沖壓以后的條料水平方向旋轉(zhuǎn)180°，再?zèng)_第二遍，在第一次沖裁的間隔中沖裁出第二部分工件。搭邊值取25mm和35mm，條料寬度為135mm，步距離為53 mm，一個(gè)步距的材料利用率為78%（計(jì)算見表一）。查板材標(biāo)準(zhǔn)，宜選950mm×1500mm的鋼板，每張鋼板可剪裁為7張條料（135mm×1500mm），每張條料可沖56個(gè)工件，故每張鋼板的材料利用率為76%。圖二 排樣4.4沖壓力的計(jì)算 該模具采用級(jí)進(jìn)模，擬選擇彈性

30、卸料、下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見表一。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選J23-25。4.5壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 計(jì)算壓力中心時(shí)，先畫出凹模型口圖，如圖三所示。在圖中將xoy坐標(biāo)系建立在圖示的對稱中心線上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1L6共6組基本線段，用解析法求得該模具的壓力中心C點(diǎn)的坐標(biāo)（13.57，11.64）。有關(guān)計(jì)算如表二所示。由以上計(jì)算結(jié)果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏移坐標(biāo)原點(diǎn)O較小，為了便于模具的加工和裝配，模具中心仍選在坐標(biāo)原點(diǎn)O。若選用J23-25沖床，C點(diǎn)仍在壓力機(jī)模柄孔投影面積范圍內(nèi)，滿足要求。4.6工作零件刃口尺寸計(jì)算 方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀

31、相對較簡單，適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配工作簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，具體計(jì)算見表三所示。表一：條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算表二：壓力中心數(shù)據(jù)表基本要素長度L/mm各基本要素壓力中心的坐標(biāo)值XYL1=25.132-52.59226.5L2=95.34038.5L3=95.34014.5L4=50.26557.85626.5L5=15.708-47.5-26.5L6=87.96547.5-26.5合計(jì)369.7513.5711.64圖三 凹模型口圖表四：卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸及分類尺寸轉(zhuǎn)

32、換 計(jì) 算 公 式結(jié)果備注落料R16R16-0.43RA=(Rmax-X)-ART=(RAZmin/2)-TRA=15.79+0.027查表2.3.3得沖裁雙面間隙；磨損系數(shù)X=0.5，模具按IT8級(jí)制造。校核滿足RT=15.72-0.022R8R8-0.36RA=7.82+0.022RT=7.76-0.022沖孔 5 5+0.3dT=(dmin+X)+T+A+0.018 88+0.36+0.022孔心距95LA=L/8LA=950.01120LA=200.0654.7卸料橡膠的設(shè)計(jì) 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見表四。選用的四塊橡膠板的厚度務(wù)必一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工

33、作。4.8模具總體設(shè)計(jì)（1）模具類型的選擇（2）定位方式的選擇 （3）卸料、出件方式的選擇 （4）導(dǎo)向方式的選擇 第五章 主要零部件設(shè)計(jì)5.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 落料凸模    結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5。其總長L可按公式2.9.2計(jì)算：=20+14+1.2+28.8=64mm    具體結(jié)構(gòu)可參見圖四（a）所示。   沖孔凸模    因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而

34、且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，一方面加工簡單，另一方面又便于裝配與更換。其中沖5個(gè)5的圓形凸?？蛇x用標(biāo)準(zhǔn)件B型式（尺寸為5.15×64）。沖8mm孔的凸模結(jié)構(gòu)如圖四（b）所示。   凹模    凹模采用整體凹模，各沖裁的凹?？拙捎镁€切割機(jī)床加工，安排凹模在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄中心重合。其輪廓尺寸可按公式2.9.3、2.9.4計(jì)算：    凹模厚度 H=kb=0.2×127mm=25.4mm（查表2.9.5得k=

35、0.2）    凹模壁厚 c=（1.52）H=3850.8mm    取凹模厚度H=30mm，凹模壁厚c=45mm，    凹模寬度B=b+2c=（127+2×45）mm=217mm    凹模長度L取195mm（送料方向）    凹模輪廓尺寸為195mm×217mm×30mm，結(jié)構(gòu)如圖四（c）所示。5.2定位零件的設(shè)計(jì)  落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，分別借

36、用工件上5mm和8mm兩個(gè)孔作導(dǎo)正孔。8mm導(dǎo)正孔的導(dǎo)正銷的結(jié)構(gòu)如圖五所示。導(dǎo)正應(yīng)在卸料板壓緊板料之前完成導(dǎo)正，考慮料厚和裝配后卸料板下平面超出凸模端面lmm ，所以導(dǎo)正銷直線部分的長度為18mm。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/h6配合。    起粗定距的活動(dòng)擋料銷、彈簧和螺塞選用標(biāo)準(zhǔn)件，規(guī)格為8×16。 5.3導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板的內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間的間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板的厚度按表七選擇。導(dǎo)料板采用45鋼制作，熱處理硬度為4045HR

37、C，用螺釘和銷釘固定在凹模上。導(dǎo)料板的進(jìn)料端安裝有承料板。 5.4卸料部件的設(shè)計(jì)   卸料板的設(shè)計(jì)    卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為14mm。卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為4045HRC。  卸料螺釘?shù)倪x用    卸料板上設(shè)置4個(gè)卸料螺釘，公稱直徑為12mm，螺紋部分為M10×10mm。卸料釘尾部應(yīng)留有足夠的行程空間。卸料螺釘擰緊后， 應(yīng)使卸料板超出凸模端面lmm，有誤差時(shí)通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調(diào)整。5.5模架及其它零部件設(shè)計(jì) 該模具采用中間導(dǎo)柱

38、模架，這種模架的導(dǎo)柱 在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。以凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。導(dǎo)柱d/mm×L/mm分別為28×160，32×160；導(dǎo)套d/mm×L/mm×D/mm分別為28×115×42，32×115×45。上模座厚度H上模取45mm，上模墊板厚度H墊取10mm，固定板厚度H固取20mm，下模座厚度H下模取50mm，那么，該模具的閉合高度： H閉=H上模 H墊L H H下模h2 =（45106430502）mm=197mm式中 L凸模長度，L=64 mm

39、； H凹模厚度，H=30mm； h2凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm。 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220mm），可以使用。該模具采用中間導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱 在模具中間位置，沖壓時(shí)可防止由于偏心力材料：Crl2MoV 熱處理：5862HRC技術(shù)要求：尾部與凸模固定板按H6/m5配合材料：Crl2MoV熱處理：5862HRC 材料：Crl2 MoV 熱處理：6064HRC圖四 工作第六章 模具總裝圖通過以上設(shè)計(jì)，可得到如圖六所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（7個(gè)）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件。

40、下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷13作為粗定距，在落料凸模上安裝兩個(gè)導(dǎo)正銷4，利用條料上5mm和8孔作導(dǎo)正銷孔進(jìn)行導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。操作時(shí)完成第一步?jīng)_壓后，把條料抬起向前移動(dòng)，用落料孔套在活動(dòng)擋料銷13上，并向前推緊，沖壓時(shí)凸模上的導(dǎo)正銷4再作精確定距。活動(dòng)擋料銷位置的設(shè)定比理想的幾何位置向前偏移02mm，沖壓過程中粗定位完成以后，當(dāng)用導(dǎo)正銷作精確定位時(shí)，由導(dǎo)正銷上圓錐形斜面再將條料向后拉回約02mm而完成精確定距。用這種方法定距，精度可達(dá)到002mm。第七章 沖壓設(shè)備的選定通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-

41、25能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：公稱壓力：250KN    滑塊行程：65mm    最大閉合高度：270mm    最大裝模高度：220mm 圖五 導(dǎo)正銷圖六 手柄級(jí)進(jìn)模裝配圖工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：370mm×560mm墊板尺寸（厚度×孔徑）：50mm×200mm模柄孔尺寸：40mm×60mm最大傾斜角度：30°第八章 模具加工工藝本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在工作零件、固定板以及卸料板，若采用線切割

42、加工技術(shù)，這些零件的加工就變得相對簡單。圖五所示落料凸模的加工工藝過程如表五所示。凹模、固定板以及卸料板都屬于板類零件，其加工工藝比較規(guī)范。圖五（a）所示凹模的加工過程參照表七，在此不再重復(fù)。第九章 模具的裝配根據(jù)級(jí)進(jìn)模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝下模，再裝上模，并調(diào)整間隙、試沖、返修。具體裝配見表六所示。圖五（a）落料凹模加工工藝過程表六 手柄級(jí)進(jìn)模的裝配序號(hào)工序工 藝 說 明1凸、凹模預(yù)配1、 裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度、形狀。2、 將各凸模分別與相應(yīng)的凹?？紫嗯?，檢查其間隙是否加工均勻。不合適者應(yīng)重新修磨或更換。2凸模裝配以凹模孔定位，將

43、各凸模分別壓入凸模固定板7的形孔中，并擠緊牢固。3裝配下模1、 在下模座1上劃線，按中心預(yù)裝凹模2、導(dǎo)料板3；2、 在下模座1、導(dǎo)料板3上，用已加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔，攻絲；3、 將下模座1、導(dǎo)料板3、凹模2、活動(dòng)擋料銷13、彈簧14裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘。4裝配上模1、 在已裝好的下模上放等高墊鐵，再在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸模與固定板組合裝入凹模;2、 預(yù)裝上模座，劃出與凸模凸模固定板相應(yīng)螺孔、銷孔；3、 用螺釘將固定板組合、墊板8、上模座連接在一起，但不要擰緊；4、 將卸料板5套裝在已裝入固定板的凸模上，裝上橡膠9和卸料螺釘6，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓量，使卸料板高出凸模下端約1mm;5、 復(fù)查凸、凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘；6、 安裝導(dǎo)正銷4、承料板15；7、 切紙檢查，合適后打入銷釘。5試沖與調(diào)整裝機(jī)試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。 總結(jié)實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然也是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果的標(biāo)準(zhǔn)。在經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后，我們需要了解自己的所學(xué)應(yīng)該如何應(yīng)用在實(shí)踐中，因?yàn)槿魏沃R(shí)都源于實(shí)踐，歸于實(shí)踐，所以要將所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中來檢驗(yàn)。實(shí)習(xí)期間，在工作組長的指導(dǎo)下，通過自身的不斷