XX 學院畢業(yè)設計（論文）題 目 復合沖裁模模具設計 姓 名 學 號 系 部 專 業(yè) 指導教師 職 稱 教授 I復合沖裁模模具設計摘要在這次設計中根據(jù)所給題目的要求，首先對沖壓件進行了分析，分析該零件的尺寸精度得出用一般精度的模具即可滿足零件精度的要求，再從零件的形狀、尺寸標注及生產(chǎn)批量等情況看，選擇加工方案。由于模具工業(yè)的重要性,模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應用,使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機床刀具工業(yè)的產(chǎn)值.這一情況充分說明在國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的過程中,在各個工業(yè)發(fā)達國家對世界市場進行激烈的爭奪中,越多越多地采用模具來進行生產(chǎn), 模具工業(yè)明顯地成為技術 經(jīng)濟和國力發(fā)展的關鍵.因此, 要使國民經(jīng)濟各個部門獲得高速發(fā)展, 加速實現(xiàn)社會主義四個現(xiàn)代化,就必須盡快將模具工業(yè)搞上去,使模具生產(chǎn)形成一個獨立的工業(yè)部門,從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的關鍵的作用. 本設計螺母板零件沖壓模具，凸凹模安裝在模具下模座上。倒裝復合模廢料清理無須二次清理，操作方便安全，生產(chǎn)效率較高。復合模與彎曲模的設計過程大致相似，復合模較彎曲模結(jié)構(gòu)更為復雜。設計上主要是對凸模、凹模和凸凹模的設計，其中主要是其工作部分的尺寸設計，以保證制件的精度和質(zhì)量要求。關鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模IIAbstract In this design according to the requirements of the topic, firstly, stamping parts are analyzed, the dimensional accuracy of the parts of the analysis that the general accuracy of the mould can meet the requirements of precision parts, from the shape, dimension and mass production situation, selection and processing scheme. Due to the importance of the mold industry, mold forming technology has been widely used in various industrial sectors, so that the mold industry output value has been greatly exceeded the machine tool industry output value. This fully explained in the process of national economy vigorous development, in the fierce competition for each industrial developed countries on the world market, more and more using mold for production, key technology and national economic development has become the mold industry obviously.Therefore, to make each department of national economic high speed development, accelerate the realization of the four modernizations of socialism, we must mold industrial make up as soon as possible, so that the mold production formed an independent industrial sector, so as to give full play to the key role of mold industry in the national economy. The design of bending plate stamping bracket parts of the die, punch and die installed in the mould of the lower mould seat. Flip composite modulus waste disposal, without two clean, convenient and safe operation, high production efficiency. The design process of compound die and bending die compound die is similar, the bending die structure is more complex. The design is mainly the design of the punch, concave die and punch and die, which is mainly designed dimension of the part of the work, to ensure the precision and quality requirements.Keywords: mould, mold industry, mold forming technologyIII目錄摘要 .IABSTRACT II第 1 章 緒論 11.1 沖壓的概念、特點及應用 11.2 沖壓的基本工序及模具 .31.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 .4第 2 章 沖壓件的分析 92.1 材料的工藝分析 .92.2 材料選擇 .92.3 工件結(jié)構(gòu)形狀 .92.4 尺寸精度 .9第 3 章 沖裁工藝方案的確定 12第 4 章 模具總體設計 134.1 模具類型的選擇 .134.2 操作與定位方式 .134.3 卸料、出件方式 .134.4 確定送料方式 .144.5 確定導向方式 .14第 5 章 模具工藝參數(shù)確定 155.1 排樣設計與計算 .155.2 搭邊值的確定 .155.3 進距與條料寬度計算 .165.4 材料利用率的計算 .18第 6 章 計算沖壓力與壓力機的初選 206.1 沖裁力 Fp 的計算 .206.2 卸料力 Fq1 的計算 .206.3 頂件力 Fq2 的計算 .21IV6.4 總的沖壓力 F 的計算 .216.5 壓力機的初選 .21第 7 章 模具壓力中心的確定 23第 8 章 沖裁模間隙的確定 248.1 沖裁間隙 Z .248.2 沖裁間隙分析 .24第 9 章 凹、凸模刃口尺寸的計算 269.1 刃口尺寸計算的基本原則 .269.2 刃口尺寸的計算 .26第 10 章 主要零部件的設計 3010.1 工作零件的設計與計算 .3010.2 橡膠的選用 .3610.3 模架及其零件的設計 .38第 11 章 校核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù) 4011.1 閉合高度的計算 .4011.2 沖壓設備的選定 .40結(jié) 論 42參考文獻 43致謝 441第 1 章 緒論1.1 沖壓的概念、特點及應用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(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。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(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。與機械加工及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(jīng)濟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，易于實現(xiàn)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(shù)為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數(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，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(shù)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(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)濟效益。2沖壓加工在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)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(chǎn)品零部件，如汽車、農(nóng)機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重都相當?shù)拇?，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(xiàn)在大多數(shù)也被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產(chǎn)中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速進行產(chǎn)品更新?lián)Q代等都是難以實現(xiàn)的。近年來，模具技術，模具設計與制造行業(yè)的快速發(fā)展，已成為越來越多的引起人們的關注。模具是一個重要的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)工藝和設備，具有在各種制造業(yè)，在塑料成型特別和成型工藝，應用極為廣泛。中國模具工業(yè)總產(chǎn)值，成型的產(chǎn)值死亡的 50％。模具的現(xiàn)代技術的發(fā)展，在很大程度上取決于模具，高品質(zhì)的研究，先進的模具設計和生產(chǎn)技術，專用機床和高層次的管理技術在模具材料的標準化程度生產(chǎn)等，但模具設計是至關重要的。使用模具生產(chǎn)技術方法的一部分已經(jīng)成為大眾或工業(yè)設計的主要手段，是至關重要的，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了試用期，然后沖進市場，產(chǎn)品升級和新產(chǎn)品的開發(fā)。因此，德國要塑造一個“金屬加工皇帝” ，模具行業(yè)作為“關鍵部門” ，美國不行了，才能成為“美國工業(yè)的基石， ”模具行業(yè)“無法估量的能源產(chǎn)業(yè)， “日本的模具作為”動力，以促進小康社會的繁榮， “模具行業(yè)”整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的秘密“定模具工業(yè)的重要性，在各工業(yè)部門成型工藝已被廣泛使用，使得輸出模具工業(yè)一直比機床字段的值要高得多。這種情況充分說明國家經(jīng)濟繁榮的過程中，所有工業(yè)化國家在激烈的全球市場競爭中，越來越多地使用模具生產(chǎn)，模具行業(yè)顯然已經(jīng)成為一個關鍵技術和國家經(jīng)濟發(fā)展。從我們的角度來看，不增加許多工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新的鏡頭和高能耗的指標，消耗大量的材料，這是有關生產(chǎn)技術中國模具又回來了，沒有一個強有力的密切相關的先進的模具產(chǎn)業(yè)。因此，為國民經(jīng)濟各部門的快速增長，加快推進社會主義四個現(xiàn)代化建設，我們必須盡快在模具行業(yè)復蘇，使模具，形成一個獨立的產(chǎn)業(yè)部門，行業(yè)關鍵模具國民經(jīng)濟充分發(fā)揮作用。隨著沖壓模具和印刷機來完成的過程中，相對于其他的處理方法，這在技術和經(jīng)濟方面的特點如下：3生產(chǎn)效率高⑴成型，且易于使用，易于實現(xiàn)機械化普通打印和自動化能夠產(chǎn)生超過每分鐘，高速沖床十幾件生產(chǎn)數(shù)百個，甚至數(shù)千個每分鐘件，所以它是一種有效的處理方法。.⑵沖壓件的尺寸精度由模具來保證,所以質(zhì)量穩(wěn)定,互換性好.⑷更復雜的零件沖壓⑶外部尺寸范圍內(nèi)形成最大的，小件設備，大型車罩也準備了其他的方法來獲得難以生產(chǎn)薄壁，重量輕，高剛性，高表面質(zhì)量，形狀復雜的處理當事人。(3)成型一般不需要加熱該粗，不像切割，需大量金屬切削的，所以它不僅效率高，并節(jié)省了金屬，從而成型以低成本。由于在模制過程與上述異常的功能，它被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域。例如，航空航天，機械，電子，通信，運輸，武器，家電和輕工等行業(yè)的沖壓，不僅在工業(yè)生產(chǎn)僅與大型成型工藝，我們可以說，所有的沖壓制品直接接觸的每天的基礎。沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，特別是在大規(guī)模生產(chǎn)中被廣泛應用。相當多的工業(yè)部門越來越獨自沖壓零部件的加工方法，如汽車，農(nóng)業(yè)機械，工具，設備，電子，航空，航天，軍工，電子，輕工等行業(yè)。在這些領域中，過去有很多的鑄造和鍛造加工方法為零件的制造相當部分的破滅，至少 60％，或超過90％，最現(xiàn)已取代輕質(zhì)剛性良好的破滅。為此，我們可以說，如果它沒有被廣泛用于生產(chǎn)模制過程中，許多工業(yè)部門，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，迅速更換產(chǎn)品是很難實現(xiàn)的。1.2 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。在實際生產(chǎn)中，當沖壓件的生產(chǎn)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(jīng)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內(nèi)完成，稱為組4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(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、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(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)。1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現(xiàn)，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發(fā)展。其主要表現(xiàn)和發(fā)展方向如下。(1).沖壓成形理論及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，國內(nèi)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)律研究及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，近年來國內(nèi)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(jù)分析結(jié)果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數(shù)，可實現(xiàn)工藝及模具的優(yōu)化設計。這樣既節(jié)省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發(fā)展方向之一。目前，國內(nèi)外相繼涌現(xiàn)出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高5效、經(jīng)濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質(zhì)量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達 25mm，精度可達IT16~17 級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸?；虬寄５能浤３尚喂に?，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(chǎn)條件下具有明顯的經(jīng)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，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(diào)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內(nèi)殘余應力，實現(xiàn)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(jīng)濟地實現(xiàn)三維曲面的自動化成形。(2.)沖模是實現(xiàn)沖壓生產(chǎn)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:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發(fā)展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數(shù)控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具 CAD/CAM 技術也在迅速發(fā)展；另一方面，為了適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和試制或小批量生產(chǎn)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及其制造技術也得到了迅速發(fā)展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現(xiàn)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、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達 2~5 微米，進距精度 2~3 微米，總壽命達 1 億次。我國主要汽車模具企業(yè)，已能生產(chǎn)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(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但在制造質(zhì)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(xiàn)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(xiàn)代模6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、精密磨削及拋光技術、數(shù)控測量等代表了現(xiàn)代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質(zhì)量（主軸轉(zhuǎn)速一般為15000~40000r/min） ，加工精度一般可達 10 微米，最好的表面粗糙度 Ra≤1 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(xiàn)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(zhuǎn)的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數(shù)控銑一樣） ，因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產(chǎn)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(xiàn)了當今電火花加工機床的技術水平；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=01~0.2 微米;精2度磨削及拋光已開始使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及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(xiàn)在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現(xiàn)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(jīng)濟制模技術中得到了成功的應用。利用 RPM 技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、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-Ⅱ型多功能快速原型制造系統(tǒng)”是我國自主知識產(chǎn)權(quán)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(chǎn)轎車試制和小批量生產(chǎn)開辟了新的途徑。(3) 沖壓設備和沖壓生產(chǎn)自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產(chǎn)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、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產(chǎn)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(shù)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(chǎn)7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(shù)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(chǎn)率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉(zhuǎn)子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉(zhuǎn)子鐵芯，生產(chǎn)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(shù)已達 2000 次/min 以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產(chǎn)的2000KN“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(diào)整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產(chǎn)的 CNC 金屬板材加工中心，在相同的時間內(nèi)，加工沖壓件的數(shù)量為普通壓力機的 4~10 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(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產(chǎn)為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產(chǎn)的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉(zhuǎn)塔數(shù)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(jīng)發(fā)展起來、國內(nèi)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)（FMS）代表了沖壓生產(chǎn)新的發(fā)展趨勢。FMS 系統(tǒng)以數(shù)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(chǎn)過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn) 24 小時無人控制生產(chǎn)。同時，根據(jù)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(chǎn)品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標準化及專業(yè)化生產(chǎn)方面模具的標準化及專業(yè)化生產(chǎn)，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(chǎn)，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結(jié)構(gòu)典型性。因此，只有實現(xiàn)了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產(chǎn)實現(xiàn)專業(yè)化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質(zhì)量和縮短制造周期。目前，國外先進工業(yè)國家模具標準化生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產(chǎn)廠家有較多增加外，標準件品8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(xiàn)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(shù)標準件廠家未形成規(guī)?；a(chǎn)，標準件質(zhì)量也還存在較多問題。另外，標準件生產(chǎn)的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。9第 2 章 沖壓件的分析2.1 材料的工藝分析工件名稱：螺母板 工件簡圖：如圖 1.1 所示 生產(chǎn)批量：中批量 材料：Q235 厚度：1.5mm 工件精度：IT14圖 1.1 工件簡圖2.2 材料選擇根據(jù)表 1.1，Q235 為碳素鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性，主要用于工程結(jié)構(gòu)和受力較小的機械零件。綜合評比均適合沖裁加工。2.3 工件結(jié)構(gòu)形狀工件結(jié)構(gòu)形狀相對簡單，除有 3 個孔,其余皆為直線，孔與邊緣之間的距離也滿足要求，可以沖裁。2.4 尺寸精度零件圖上所注公差經(jīng)查標準公差表 1.2 為 IT14 級，尺寸精度較低，普通沖裁完全可以滿足要求。10根據(jù)以上分析：該零件沖裁工藝性較好，適宜沖裁加工。查公差表得各尺寸公差：表 1.1 黑色金屬的力學性能極限強度材料名稱材料牌號材料狀態(tài) 抗剪 MPa/?抗拉 ab/?伸長率 %/?屈服強度 MPas/?彈性模 量E/MPaQ235 216-304 275-383 32 17708 255-353 324-441 32 196 18600010F 216-333 275-412 30 18610 255-333 294-432 29 206 19400015F 245-363 314-451 2815 265-373 333-471 26 225 19800020F 275-383 333-471 26 225 1960002O 275-392 353-500 25 245 20600025 314-432 329-539 24 275 19800030 353-471 441-588 22 294 19700035 392-511 490-637 20 314 19700040 412-530 511-657 18 333 20900045 432-549 539-686 16 353 200000合金鋼50已退火的432-569 539-716 14 373 216000表 1.2 部分標準公差值（GB/T1800.3—1998）公差等級 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15基本尺寸 /μm /mm＞3～6 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48＞6～10 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58＞10～18 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.70＞18～30 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84＞30～50 16 25 39 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1.0011＞50～80 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20＞80～120 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40從表 1.1 中查出 Q235抗拉強度：σ=275～383Mpa抗剪強度：τ=216～304Mpa伸長率： δ=32%分析其力學性能較好，故選擇 Q235 材料。12第 3 章 沖裁工藝方案的確定該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案：方案一：先沖孔，后落料。單工序模生產(chǎn)。方案二：沖孔—落料復合沖壓。復合模生產(chǎn)。方案三：沖孔—落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。一個簡單的模具制度，投資少，且每個沖裁力較小必要的剪切，噸位沖壓設備可以解決不足的問題。的缺點是，它難以確保零部件的精度是比較小的，在第二沖壓，精確定位是不恰當?shù)?，會損害生產(chǎn)效率低。選項II 是也只有一個模具，精密和生產(chǎn)率零件都很高，與工件的壁的最小厚度大于所述壁允許的最小的沖頭和矩陣，模具的強度能達到要求的厚度。相對高的準確位置和打孔部件的邊緣，薄片定位精度相對于所述三維節(jié)目到低生產(chǎn)率更小的芯片方案三簡單。方案三只是一對模具，生產(chǎn)效率高，操作簡便，精度能滿足要求，但輪廓模具的尺寸越大，制造復雜，成本高。通過分析這三個方案的比較，采用兩個復合成型的方案是比較合理的。13第 4 章 模具總體設計4.1 模具類型的選擇經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，彈性卸料裝置的倒裝復合模具結(jié)構(gòu)方式。4.2 操作與定位方式一、操作方式零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟效益。二、定位方式因為導料銷和擋料銷結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具具體結(jié)構(gòu)兼顧經(jīng)濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定擋料銷。4.3 卸料、出件方式一、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，當卸載只能玩卸料板的作用，并用打孔材料增加厚度的增加間隙，帶走單側(cè)（0.2?0.5）T。當提取板固定效力于沖頭的撤出板的導向作用，并與所述間隙沖應小于消隱間隙。它不是完全脫離，需要排氣時的撤出板的打孔。主要用于裝卸最大的優(yōu)勢，材料厚度大于 2 毫米，翻轉(zhuǎn)的場合模具結(jié)構(gòu)。施力具有排出與粘合劑的雙重作用下，主要用于厚度小于或等于到 2 毫米片材的撤出板由于壓力的效果，相對平坦的部分。沖頭和脫模板之間選擇清算單側(cè)（0.1?0.2）噸撤出板，即使從沖頭導的作用，與兩者之間的距離的推力必須小于剪切間隙。通常它用來作為模具沖裁，沖孔模具。工件平直度較高，料厚為 1.5mm，卸料力不大，由于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，故可采用彈性卸料。二、出件方式14因采用倒裝復合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。4.4 確定送料方式因選用的沖壓設備為開式壓力機，采用橫向送料方式，即由右向左送料。4.5 確定導向方式采用后側(cè)導柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側(cè)，工作時，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。15第 5 章 模具工藝參數(shù)確定5.1 排樣設計與計算沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)與壽命。根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無搭邊排樣三種，根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排等多重形式。因此有下列三種方案：方案一：有搭邊排樣 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：少搭邊排樣 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：無搭邊排樣 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（如圖 5.1 所示）。5.2 搭邊值的確定排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償位置誤差補償，拿著條具有一定的剛性，保證零部件的質(zhì)量和交付，以促進飼料。取廢料過度的側(cè)面。取太少的一側(cè)，容易翹曲或拉出沖孔只會增加成型突起，有時拉入凸，凹模間隙的模具損壞的邊緣，減少了壽命模具?；蛴绊懝ぷ鞯墓┙o。就拿廢物的邊緣值，應盡可能采取小，但過于小占板的價值很容易擠壓模具，增加了磨損邊緣。根據(jù)厚度部分和部件嵌套查表方法來獲得 5.1：兩制件之間搭邊值 a1=2mm側(cè)搭邊值 a=2.5mm16表 5.1 搭邊值和側(cè)邊值手動送料圓形 非圓形 往復送料 自動送料材料厚度 ta a1 a a1 a a1 a a11 以下 1.5 1.5 2 1.5 3 21～2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 22～3 2.5 2 3 2.5 4 3.53～4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 34～5 4 3 5 4 6 5 5 45～6 5 4 6 5 7 6 2.0 55.3 進距與條料寬度計算一、送料進距 A條料在模具上每次送進的距離稱為送料進距，每個進距可沖出一個或多個零件。A=D+a1 (5.1)式中 D 在本文中代表的意思是平行于送料方向的沖裁件寬度a1在本文中代表的意思是沖裁件之間搭邊值模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。17圖 5.1 排樣圖二、條料寬度 B 計算排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設計出。計算條料寬度有三種情況需要考慮：1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進。圖 5.2 有側(cè)壓裝置時條料的寬度確定本設計采用的是有側(cè)壓裝置的模具。所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值 。其計??算公式如下：B=[D+2a] （5.2）0 - △式中 B 在本文中代表的意思是條料寬度基本尺寸；D 在本文中代表的意思是條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸；a 在本文中代表的意思是側(cè)搭邊值，查表 5.1；△在本文中代表的意思是條料下料剪切公差；表 5.2 剪切公差△及條料與導料板之間隙 C（mm）條料厚度(mm) 條料寬度(mm)18≤1 ＞1～2 ＞2～3 ＞3～5△ C △ C △ C △ C≤50 0.4 0.1 0.5 0.2 0.7 0.4 0.9 0.6＞50～100 0.5 0.1 0.6 0.2 0.8 0.4 1.0 0.6＞100～150 0. 0.2 0.7 0.3 0.9 0.5 1.1 0.7＞150～220 0.7 0.2 0.8 0.3 1.0 0.5 1.2 0.7根據(jù)零件圖查表 5.2 確定剪料公差及條料與導板之間的間隙△=0.6。根據(jù)公式(5.2)： B=[D+2a+c]0 - △=(53+2×2.5) 6.0?=58 06.?5.4 材料利用率的計算一、計算沖壓件面積、周長因為該工件圖由多段圓弧組成，計算周長需要準確的找到各段圓弧的長度，計算面積也需要準確的找到切點，諸多因素采用人工計算時計算量較大，因此采用三維輔助軟件可快速準確的計算出面積、周長。取 F=828.55mm2L=179.21mm二、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。 材料利用率通常以一個進距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率 η表示：η=(nF/AB)×100% （5.3）式中 η 在本文中代表的意思是材料利用率（%）；n 在本文中代表的意思是沖裁件的數(shù)目；F 在本文中代表的意思是沖裁件的實際面積(mm2)；包括工件面積與廢19料面積；B 在本文中代表的意思是板料寬度(mm)；A 在本文中代表的意思是送料進距；根據(jù)公式(5.3)： η=(2×828.55/77×58)×100%≈75.8%由此可之，η 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。20第 6 章 計算沖壓力與壓力機的初選計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力 一般可以按下式計算：PFFp=Kp Ltτ =Lt （6.1）式中 τ 在本文中代表的意思是材料抗剪強度（MPa）；L 在本文中代表的意思是沖裁周邊總長（mm）；t 在本文中代表的意思是材料厚度（mm）；系數(shù) Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動，取 Kp =1.3。6.1 沖裁力 Fp 的計算據(jù)圖 5.3 可得一個零件內(nèi)外周邊之和 L=179.21mm。查合金鋼的力學性能表知：Q235 的抗剪強度 τ=216Mpa～304Mpa，取260Mpa，制件厚度 t=0.5mm，則根據(jù)公式(6.1)： F p= Kp Ltτ=1.3×1.5×179.21×260=45210.88(N)≈45.2（KN）6.2 卸料力 Fq1 的計算Fq1=KxFp （6.2）式中 Kx在本文中代表的意思是卸料力系數(shù)，查表 6.1 取 Kx＝0.05。根據(jù)公式（6.2）： F q1= KxFp=0.05×45.2（KN）21≈2.26(KN)表 6.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)料厚 t/mm Kx kt Kd鋼≤0.1＞0.1～0.5＞0.5～2.5＞2.5～6.5＞6.50.065～0.0750.045～0.0550.04～0.050.03～0.040.02～0.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.036.3 頂件力 Fq2 的計算Fq2= KdFp （6.3）式中 Kd在本文中代表的意思是頂件力系數(shù)。查表 6.1 得 Kd＝0.06.根據(jù)公式（6.3）： F q2= KdFp =0.06×45.2（KN）≈2.712（KN）6.4 總的沖壓力 F 的計算根據(jù)模具結(jié)構(gòu)總的沖壓力 F=FP+Fq1+Fq2=45.2+2.26+2.712=50.712(KN)選用的壓力機公稱壓力 P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為 1.3，則：P≥1.3F=1.3x50.712 (KN)=65.93(KN)。6.5 壓力機的初選沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。沖壓設備屬鍛壓機械。常見的冷沖壓設備有機械壓力機。22表 6.2 部分常用開式壓力機的主要技術參數(shù)型號技術參數(shù)單位 J23-4 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-63 J23-100滑塊公稱壓力KN 40 63 100 160 250 630 1000滑塊行程次數(shù)次/mm200 160 135 115 100 70 70最大閉合高度mm 160 170 180 220 250 360 360閉合高度調(diào)節(jié)量mm 35 40 50 60 70 90 90立柱間距 mm 100 150 180 220 260 250 250左右mm 100 140 170 200 300 300滑塊地面尺寸前后mm 90 120 150 180 340 340直徑mm 30 50模柄孔尺寸深度mm 50 70墊塊厚度 mm 35 40 50 60 70 80 90最大傾斜角 ° 45 35 30左右mm 280 315 360 450 560 630 710工作臺尺寸前后mm 180 200 240 300 360 420 480根據(jù)沖壓力的計算和壓力中心的計算，選擇開式壓力機的型號為 J23-10。2324第 7 章 模具壓力中心的確定模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作，應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn)生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具和壓力機的使用壽命。模具的壓力中心，可按以下原則來確定：1.對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。2.工件形狀相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。3.各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的 力矩。求出合力作用點的坐標位置 0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。其中 、 、 ……… 分別為各沖裁周邊長度。1L23NL按比例畫出零件形狀，選定坐標系 XOY。計算出零件壓力中心為（0，0）25第 8 章 沖裁模間隙的確定8.1 沖裁間隙 Z指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA與凸模刃口橫向尺寸 DT的差值（如圖8.1），是設計模具的重要工藝參數(shù)。圖 8.1 沖裁間隙8.2 沖裁間隙分析一、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模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。二、間隙值的確定凸、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。設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)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。考慮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?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 Zmin，最大值稱為最大合理間隙 Zmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值 Zmin。確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較