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目錄 1
摘 要 2
ABSTRACT 3
前 言 4
1.沖壓概述 5
1.1沖壓的概念、特點及應用 5
1.2 沖壓的基本工序及模具 6
1.3 沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 7
2 模具工藝分析 11
2.1 制件的分析 11
2.2 工藝方案的確定 13
3沖裁方式與沖壓力的計算 14
3.1 排樣的確定 14
3.2沖裁力的計算 15
3.3卸料力、推料力和頂件力的計算 16
3.4 總沖裁力的計算 17
3.5壓力機的選擇 17
3.6壓力中心的確定 17
3.7沖模刃口尺寸及公差的計算 18
4主要零部件設計 20
4.1 工作零部件的結構設計 20
4.2 卸料部件的設計 23
4.3 輔助零件設計 23
參考文獻 26
摘 要
本論文應用本專業(yè)所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養(yǎng)和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。
關鍵詞：模具設計，沖壓，沖裁，彎曲
ABSTRACT
Thus the present paper applies this specialty to study the curriculum the theory and the production know-how carries on a time cold stamping mold design work the actual training to raise and to sharpen the student independent working ability, consolidated and expanded the content which curricula and so on cold stamping mold design studied, the method and the step which the grasping cold stamping mold designed, the basic mold skill which the grasping cold stamping mold designed had understood how analyzed the components the technology capability, how definite craft plan, had understood the mold basic structure, sharpened the computation ability, cartography ability, has been familiar with the standard and the standard, simultaneously various branches correlation curriculum all had the comprehensive review, independent thinking ability also had the enhancement.
Key word: Mold Design, stamping, punching, bending
前 言
隨著科學技術的發(fā)展需要，模具已成為現(xiàn)代化不可缺少的工藝裝備，模具設計是機械專業(yè)一個最重要的教學環(huán)節(jié),是一門實踐性很強的學科，是我們對所學知識的綜合運用，通過對專業(yè)知識的綜合運用，使學生對模具從設計到制造的過程有個基本上的了解，為以后的工作及進一步學習深造打下了堅實的基礎。
畢業(yè)設計的主要目的有兩個：一是讓學生掌握查閱查資料手冊的能力，能夠熟練的運用CAD進行模具設計。二是掌握模具設計方法和步驟,了解模具的加工工藝過程。
本書是沖裁成形模設計說明書，結合模具的設計和制作，廣泛聽取各位人士的意見，經過多次修改和驗證編制而成。為了達到設計的規(guī)范化,標準化和合理性，本人通過查閱多方面的資料文獻，力求內容簡單扼要，文字順通，層次分明，論述充分。其中附有必要的插圖和數(shù)據說明。
本書在編寫過程中得到了老師的精心指導和同學們的大力幫助,在此表示衷心的感謝。由于本人是應屆畢業(yè)生,理論水平有限，實踐經驗不足，書中難免有不當和錯誤的地方，敬請各位老師與廣大讀者批評指正。
1.沖壓概述
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成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。
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量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩(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，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經濟效益。
沖壓在現(xiàn)代工業(yè)生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業(yè)部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、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)也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新?lián)Q代等都是難以實現(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。
在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、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完成，稱為組合的方法不同，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。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、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）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，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，根據分析結果，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率及產品質量、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、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，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，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；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，為了適應產品更新?lián)Q代和試制或小批量生產的需要，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，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、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量（主軸轉速一般為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)”是我國自主知識產權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轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。
(3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面
性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產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成形，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產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、換料和調整工藝參數(shù)等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，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、成形和拉深等多種作業(yè)。
近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新?lián)Q代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發(fā)了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數(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發(fā)展起來、國內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)，生產過程完全由計算機控制，車間實現(xiàn)24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，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)化生產方面
模具的標準化及專業(yè)化生產，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，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。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)化制造某類產品的沖裁模或成形模，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)化生產近年來也有較大發(fā)展，除反映在標準件專業(yè)化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，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，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。
2 模具工藝分析
2.1 制件的分析
沖裁件的工藝性是指從沖壓工藝方面來衡量設計 是否合理。一般的講，在滿足工件使用要求的條件下，能以
最簡單最經濟的方法將工件沖制出來，就說明該件的沖
壓工藝性好，否則，該件的工藝性就差。當然工藝性的
好壞是相對的，它直接受到工廠的沖壓技術水平和設備
條件等因素的影響。以上要求是確定沖壓件的結構，形
狀，尺寸等對沖裁件工藝的實應性的主要因素。根據這
一要求對該零件進行工藝分析。
沖壓件圖如下圖1所示: 材料 08f鋼 t=0.8mm
圖1
(1) 制件的結構工藝特點
該零件的材料為08f鋼，該鋼種是優(yōu)質碳素結構鋼，碳的質量百分數(shù)是0.07%～0.14％，屬于低炭鋼，具有良好的沖壓、拉深、焊接性能,零件的主要成型是沖裁.彎曲工序，所以本制件采用級進模比較合理。
（2）對沖切斷面質量要求
為保證制件的質量，要求表面規(guī)整、光 亮、無毛刺，沖切斷面粗糙度比較高，且制件表面不得有傷 痕，要求制件進行滾磨、光飾和清洗處理。
（3） 制件的展開圖2
沖裁件的結構形狀應盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，以利于模具加工。該工件結構簡單，也無復雜形狀的曲線。
沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，將所有90°角改為R1圓角，以利于模具制造和提高模具壽命。
（4） 分析得到工件可經過先沖孔、彎曲后落料而成，基本工序：沖孔——彎曲——落料。
2.2 工藝方案的確定
確定方案就是確定沖壓件的工藝路線，主要包括沖壓工序數(shù)，工序的組合和順序等。確定合理的沖裁工藝方案應在不同的工藝分析進行全面的分析與研究，比較其綜合的經濟技術效果，選擇一個合理的沖壓工藝方案。
此副模具為連續(xù)模生產，該零件屬于中小批量生產，工藝性較好，沖壓件尺寸精度不高，形狀簡單。根據現(xiàn)有沖模制造條件與沖壓設備，采用沖孔彎曲落料級進模，工人操作安全，方便可靠。
該零件包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序，從工序可能的集中與分散，工序間的組合來看可以有以下幾種工藝方案：
① 先落料，再沖孔，然后彎曲，采用單工序模生產。
② 落料—沖孔復合沖壓，再彎曲，采用復合模生產。
③ 沖孔，落料連續(xù)沖壓，彎曲再落料，采用級進模生產。
方案①模具結構簡單，但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工，生產效率較低．難以滿足零件大批量生產的需求。如果使用單工序模則會使制造周期增長，不利于提高生產率；為提高生產效率，主要應采用復合沖裁或級進沖裁方式。由于孔邊距尺寸有公差要求．本產品在技術和經濟上都較為合理的工藝方案為級進模沖壓。為了更好地保證此尺寸精度和高效率生產,最后確定用方案③進行生產。
采用一套級進模，沖裁此產品只需要一套模具，可以連續(xù)完成切邊，沖孔，彎曲等工序。生產效率高易于實現(xiàn)自動化，操作安全方便，適宜大批量生產。工件精度也能滿足要求。采用自動送料裝置，保證步距準確，提高效率。
確定用方案③進行生產
2.3零件沖裁工藝方案分析
當一次沖裁完成以后，為了能夠順利地進行下一次沖裁，必須適時的解決出件、卸料及排除廢料等問題。選取的沖裁方式不同時，出件、卸料及排除廢料的形式也就不同。因此沖裁方式將直接決定沖裁模的結構形式，并影響沖裁件的質量。根據不產品的結構和工藝性能，本副模具頂板式順出件結構。由于本模具采用順出件式模具沖裁，省去校平工序，既可滿足工件對平面度的要求，有能保證安全生產。
2.4沖裁方式與沖壓力的計算
在沖壓生產中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，特別是在大批量生產中，較好地確定沖件尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。
（１） 沖裁件的排樣
排樣是指沖件在條料、帶料或`板料上布置的方法。沖件的合理布置（即材料的經濟利用），與沖件的外形有很大關系。
根據不同幾何形狀的沖件，可得出與其相適應的排樣類型，而根據排樣的類型，又可分為少或無工藝余料的排樣與有工藝余料的排樣兩種。
（2） 搭邊
排樣時，沖件之間以及沖件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以及保證條料有一定剛度，便于送料。
搭邊數(shù)值取決于以下因素：
①件的尺寸和形狀。
②材料的硬度和厚度。
③排樣的形式（直排、斜排、對排等）。
④條料的送料方法（是否有側壓板）。
④ 擋料裝置的形式（包括擋料銷、導料銷和定距側刃等的形式）。搭邊值一般是由經驗再經過簡單計算確定的。
3.1 排樣的確定
兩工件間的搭邊a1=5mm
工件邊緣的搭邊a=1.8mm
兩排工件之間的搭邊=5mm
送料步距: H = 5 +5 =10mm
條料寬度: B =24*2+ 2a+ =56.6 mm
通過以上分析和計算得出下圖3的排樣形式為最佳方案。
a1=5mm
a=1.8mm
H =10 mm
B =56.6 mm
圖3
（3） 材料利用率
衡量材料經濟利用的指標是材料利用率。
一個進距內的材料利用率為
η= S/AB*100% =956.70/10*56.6*100% = 57.78%（3.1）
式中 S——沖裁件面積（包括沖出小孔在內）（mm2）；
n——一個進距內的沖件數(shù)目；
B——條料寬度（mm）；
A——進距（mm）
材料利用率57.78%
確定排樣
落料力 =1.3×108×1.5×340/1000(kN)
=71.60(kN)
L=108mm
沖孔力=1.3×106.81×1.5×340/1000(kN)
=70.78(kN)
L=106.81
彎曲力 =(FfU + FQ )/2=(0.65~0.8)Bt2σb /(r p+t)(N)
=6.8(kN)
其中
L_______沖裁長度(mm);
t_______板料厚度(mm);
σb ______板料的抗拉強度(MPa)。
經查的取σb=440
. P落=51.25KN
3.3卸料力、推料力和頂件力的計算
表1
中均采用下列經驗公式計算：
FQ1=K1F (N) （3.3）
FQ2=K2nF (N) （3.4）
FQ3=K3F (N) （3.5）
式中 FQ1、FQ2、FQ3——分別為卸料力、推加力和頂件力；
材料種類
板料厚度/mm
K1
K2
K3
鋼
~0.1
>0.1~0.5
>0.5~2.5
>2.5~6.5
>6.5
0.06~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
~0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.065
0.050
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
黃銅、紫銅
0.02~0.06
0.03~0.09
鋁、鋁合金
0.025~0.08
0.03~0.07
K1 、K2 、K3——分別為卸料力系數(shù)、推加力系數(shù)和頂件力系數(shù)，其值見表1-1
n——同時卡在凹?？變鹊墓ぜ驈U料數(shù)，n=h/t h為凹模直刃高度，t為板厚；
F——沖裁力（N），
卸料力計算：式中
）
查表，得K1＝0.045
所以 FQ＝0.045*(51.25+70.78)=5.49 KN
推料力計算：式中
查表，得 K2＝0.05
所以FQ1＝4*0.05*(51.25+70.78)=24.41KN
3.4 總沖裁力的計算
計算總沖壓力：
=71.60+70.78+6.8+5.49+24.41
=179.08(kN)
3.5壓力機的選擇
初選壓力,根據壓力機型號為 J21-25,其公稱壓力為250KN
沖床的公稱壓力應大于計算出的總壓力171.37KN；最大閉合高度應大于沖模閉合高度；工作臺臺面尺寸應能滿足模具的正確安裝。按上述要求，結合工廠實際，可使用J21-25開式雙柱可傾壓力機。并需在工作臺面上配備墊塊，墊塊實際尺寸可配制。
雙柱可傾壓力機J21-25參數(shù)：
公稱壓力：250KN
滑塊行程：80mm
?最大閉合高度：250 mm
?連桿調節(jié)量：70 mm
?工作臺尺寸（前后×左右）：360×560
模柄尺寸（直徑×深度）：
???最大傾斜角度：30°
3.6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生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，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=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln)
Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln）
3.7沖模刃口尺寸及公差的計算
沖裁件的尺寸精度主要決定于模具刃口的尺寸精度，模具的合理間隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及其制造公差，是設計沖裁模主要任務之一。從生產實踐中可以發(fā)現(xiàn)：
（1）由于凸模、凹模之間存在間隙，使落下的料或沖出的孔都帶有錐度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。
（2）在測量與使用中，落料件是以大端尺寸為基準，沖孔孔徑是以小端尺寸為基準。
（3）沖裁時，凸模、凹模要與沖裁件或廢料發(fā)生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，結果使間隙越來越大。
由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需考慮下述原則：
（1）落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。
?。?）考慮到沖裁中凸模、凹模的磨損，設計落料模時，凹?；境叽鐟〕叽绻罘秶妮^小尺寸；設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應取工件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸。這樣，在凸模、凹模磨損到一定程度的情況下，仍能沖出合格制件。凸模、凹模間隙則取最小合理間隙值。
（3）確定沖模刃口制造公差時，應考慮制件的公差要求。如果對刃口精度要求過高( 即制造公差過小)，會使模具制造困難，增加成本，延長生產周期；如果對刃口精度要求過低(即制造公差過大)，則生產出來的制件可能不合格，會使模具的壽命降低。制件公差為IT12級，則對于非圓形件按國家標準“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14級處理，沖模則可按IT13級制造；對于圓形件，一般可按IT7～IT6級制造模具。沖壓件的尺寸公差應按“入體”原則標注，落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件下偏差為零，上偏差為正。
⑴落料刃口尺寸計算
對于形狀復雜或料薄的沖壓件，為了保證沖裁凸、凹模間有一定的間隙值，必須采用配合加工。此方法是先做好其中的一件(凸?；虬寄?作為基準件，然后以此基準件的實際尺寸來配加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點是：
??? （1）模具的沖裁間隙在配制中保證，不需受到｜δ p｜＋｜δd｜≤２cmax－2cmin條件限制，加工基準件時可適當放寬公差，使加工容易。根據經驗，普通沖裁模具的制造偏差δp或δd一般可取△／4（△為制件公差）。
??? （2）尺寸標注簡單，只在基準件上標注尺寸和制造公差，配制件只標注公稱基本尺寸并注明配做所留的間隙值。但該方法制造的凸模、凹模是不能互換的。
落料凹模﹑沖孔凸模﹑凸凹模和彎曲凸模的工作關系如裝配圖所示。根據資料查得，沖裁模初始雙面間隙 2Cmax=0.24，2Cmin=0.132，未注公差為0.08
工件尺寸
校核：
0.025+0.016=0.041<0.108
工件尺寸
校核：
0.015+0.009=0.024﹤0.108﹙滿足間隙公差條件﹚
⑵沖孔刃口尺寸的計算
沖裁凸模﹑凹模分別按IT6和IT7級制造
①對于孔沖裁凸模﹑凹模的尺寸公差：由于的公差為0.12, 取
校核：
0.008+0.012=0.02<0.108﹙滿足間隙公差條件﹚
②對于孔沖裁凸模﹑凹模的尺寸公差：由于的公差為0.18， 取
校核：
0.008+0.012=0.02<0.108﹙滿足間隙公差條件﹚
③孔距尺寸﹙19.2 ﹚
⑶彎曲部分尺寸計算
由于該彎曲不易施加側向壓力，所以施加校正彎曲力，因此，
采用減少彎曲凸﹑凹模的間隙來減少回彈。
4主要零部件設計
4.1 工作零部件的結構設計
1 凸模
凸模的結構形式
通過對該工件的工藝性分析可知，該模具沖孔時需采用圓形凸模，落料時需采用非圓形凸模兩種。查《沖壓工藝及模具設計》可選用（b）型為該圓形凸模結構，d=3.0～30.2mm，正符合該工件，其結構如下圖：
圖7 沖孔凸模結構
凸模長度為：
=60
其中凸模固定板厚， 取=20mm
卸料板厚，mm
,其中包括凸模進入凹模的深度 、總修磨量以及模具閉合狀態(tài)下卸料板到凸模固定板間的安全距離，取。
對于非圓形凸模可固定部分做成長方形，這樣就改善了它和凸模固定板之間的配合。
如上該圓形小凸模比較細長，且工件厚度較大，必須進行承壓能力校驗。
承壓能力校驗：
沖裁時,凸模承受的壓應力必須小于凸模材料強度即該沖孔凸模承壓能力足夠。
=
式中： ——凹模最小厚度，mm；
P ——沖裁力，mm；
——許用彎曲應力。對于Cr12MoV， =（300500）MPa
= = 19.1mm<25mm
所以取凹模厚度25滿足要求
用凸模固定板將凸模固定在模座上。固定板與凸模一般采用過渡配合。適用于沖裁板厚的沖裁凸模與各類模具零件，利用臺階結構限制軸向移動，注意臺階結構的尺寸，應該使，，。
它的特點是連接可靠，對配合孔的精度要求較高。裝配時，將凸模固定板型孔臺階朝上，放在兩個等高墊鐵上，將凸模工作端朝下放入型孔對正，用壓入機分多次壓入，要邊壓入邊檢查凸模垂直度，并注意盈量、表面粗糙度，導入圓角和導入斜度。壓入后臺階面要接觸，然后將凸模尾端磨平。壓入時最好在手動壓力機上進行，首次壓入時不要超過3mm。而落料凸模由于其外形復雜.采用低熔點合金法進行固定。低熔點合金在冷凝時有體積膨脹的特點，利用這個特點在模具裝配時固定零件。采用這種方法的優(yōu)點是工藝簡單、操作方便，并可降低配合部位的加工精度，減少加工工時，有較高的連接強度。且低熔點合金可重復使用，回用次數(shù)多時，應測定合金的成分比例。
2凹模
凹模的材料選用Cr12，查課本可選用如下圖所示的類型：
圖8 凹模結構圖
凹模外形尺寸的確定
凹模的輪廓尺寸，因其結構形式不一，受力狀態(tài)比較復雜，目前還不能用理論計算方法確定，在實用中，一般根據沖裁材料的厚度，按經驗公式計算。凹模板的厚度一般應不小于15，隨著凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相應增大。按照下面的公式進行計算。
凹模厚度：（mm）
式中 K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響=0.28；
b——沖裁件的最大外形尺寸。
所以落料凹模厚度為：H=40
落料凹模尺寸為：180×180
4.2 卸料部件的設計
1 卸料板的設計
卸料板采用Q235制造，卸料板輪廓尺寸與落料凹模輪廓尺寸相同，厚度根據JB/T 8066.2-1995規(guī)定，選用292.5mm×185mm×140-170組模具參考，其厚度為22.5mm。
2 卸料螺釘?shù)倪x用
卸料板上設置4個卸料螺釘，公稱直徑為10mm,螺紋部分為M8×6mm,卸料螺釘尾部應留有足夠的行程空間，以保證卸料的正常運動。卸料螺釘擰緊后，應使卸料螺板超出凸凹模端面1mm,有誤差時通過在螺釘與卸料板之間安裝墊片來調整。
4.3 輔助零件設計
1 擋料銷
擋料銷用于限定條料的送進距離、抵住條料的搭邊或工件輪廓，起定位作用。擋料銷有固定擋料銷和活動擋料銷，而固定擋料銷分為圓形和鉤形，一般安裝在凹模上，圓形擋料銷，結構簡單，制造容易，根據所設計的模具選用圓形固定擋料銷。材料為45鋼，經熱處理硬度HRC42～48。與凹模的銷孔為H7/m6配合。查表知，擋料銷高度為3mm。
2導料板
導料板的作用是使條料在橫向能夠正確定位，即沖裁時條料可貼在導料板的一側向前送進，以防偏斜。導料板的結構可分為與卸料板作為一體的和與卸料板分離的兩種形式。為了便于加工制造，采用導料板與卸料板聯(lián)成整體的結構形式。為使條料順利通過，導料板間的距離應等于條料的最大寬度加上一間隙值（ 一般大于0.5mm）。導料板的高度H視料厚t與擋料銷的高度h而定,使用固定擋料銷時,導料板高度較大,擋料銷上要有適當?shù)目臻g,使條料便于通過,送料不受阻礙時,導料板高度可小些.查表知H=8～10mm ,取H=10mm。其結構如下圖9：
圖9
3卸料板
卸料板是將材料或工件從凸模上卸脫的固定式或活動式板形零件。本次設計考慮到該工件的工藝性極其模具的要求等因素，決定選用彈性卸料板結構。卸料板孔應按照凸模配做。固定卸料板與凸模之間的單邊間隙取，經過計算，凸模與卸料板上形孔的單邊間隙可取0.5mm。卸料板與凸模配合的孔下面應保證是銳角，否則卸料時條料易擠進間隙內而損壞凸模。卸料板厚度一般為凹模厚度的0.5～1.0倍。
4 導向零件
導向零件是指上、下模的導向裝置零件。對生產批量大、要求模具壽命長、工件精度高的沖裁模，一般采用導向裝置，以保證上、下模的精確導向。常用導柱導套結構。
由于設計的模具較大，采用中間導柱模架。導柱分布在矩形凹模的對稱中心上，兩個導柱的直徑不同，可避免上模與下模裝錯而發(fā)生啃模事故。適用與單工序模。導柱與導套、下模座的配合關系采用基軸制。導柱和與之相配合的導套，分別壓入下模座和上模座的安裝孔中，分別采用和過盈配合，工作可靠，應用較為廣泛。為避免因調整不當，使壓力機滑塊與導柱上端面碰撞，在選擇導柱長度和導柱、導套安裝時，應保證模座在閉合狀態(tài)時，上模座上平面與導柱上端面應保留10～15mm的距離，導柱下端面與下模座下平面應留2～5mm的距離。導套與上模座上平面應留不小于3mm的距離。
模具總體結構設計
基本結構形式
正倒裝結構：采用正裝式級進模
卸料方式：選用彈壓卸料裝置。
結構設計
1工作單元結構
凸模采用固定板安裝在上模，凹模采用鑲拼式結構，采用定位銷定位，用螺釘固定在下模座上。
2送料方式
采用機動送料
3模具零件的固定
模板采用定位銷定位，螺釘固定。由于各凸模平面尺寸較小，因此模板上凸模的配合定位均采用凸臺或鉚開式結構固定。
4安全裝置
模具采用自動送料，為了使廢料順利落下，下模座的漏料孔應比凹模落料孔大。
5零件材料
凸模與凹模選用合金工具鋼Cr12MoV,卸料板選用T10A.
模具零件設計
彈性元件的設計
選用普通彈簧作為模具彈性元件，用于提供卸料力和彈頂力
致 謝
走的最快的總是時間，來不及感嘆，大學生活已近尾聲，兩年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要劃下圓滿的句號。
本論文設計在單云老師的悉心指導和嚴格要求下完成的，從課題選擇到具體的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著單云老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設計期間，單云老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，單云老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度使我深受感動，沒有這樣的幫助和關懷和熏陶，我不會這么順利的完成畢業(yè)設計。在此向單云老師表示深深的感謝和崇高的敬意！
在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這三年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們三年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。
同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。
我還要感謝同組的各位同學以及我的各位室友，在畢業(yè)設計的這段時間里，你們給了我很多的啟發(fā)，提出了很多寶貴的意見，對于你們幫助和支持，在此我表示深深地感謝！
參考文獻
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