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1、 學校代碼：10410 序 號：20091077 本 科 畢 業(yè) 設 計 題目： 墊片沖壓模設計 學 院： 工 學 院 姓 名： 陳力立 學 號： 20091077

2、 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 年 級： 機制092 指導教師： 胡淑芬 二O一三 年 五 月 摘 要 模具是現(xiàn)代工業(yè)生產中重要的工藝裝備之一。在鑄造、鍛造、沖壓、塑料、橡膠、玻璃、粉末冶金、陶瓷等生產行業(yè)中得到廣泛應用。近年來，我國的模具工業(yè)也有了較大的發(fā)展，模具制造工藝和生產裝備智能化程度越來越高，極大地提高了模具制造的精度、質量和生產率。 本設計是墊片的冷沖壓模具設計，利用的是級進模生產的。級進模，又稱為多工位級進模、連續(xù)模、跳步模

3、，它是在一副模具內，按所加工的工作分為若干等距離的工位，在每個工位設置一個或幾個基本沖壓工序，來完成沖壓工作某部分的加工。被加工材料，事先加工成一定寬度的條料，采用某種送進方法，每次送進一個步距。經逐個工位沖制后，便得到一個完整的沖壓工件。在一副級進模中，可以連續(xù)完成沖裁、彎曲、拉深、成形等工序。一般來說，無論沖壓零件形狀怎么復雜，沖壓工序怎樣多，均可用一副級進模沖成完成。 本設計重點是在分析沖裁變形過程及沖裁件質量影響因素的基礎上，主要介紹沖裁件的工藝性分析、確定沖裁工藝方案、選擇模具的結構形式、進行必要的工藝計算、選擇與確定模具的主要零部件的結構與尺寸、校核模具閉合高度及壓力機

4、有關參數(shù)、繪制模具總裝圖及零件圖都是這次設計的主要內容。 本次設計不僅讓我熟悉了課本所學的知識，而且我做了把所學到的知識運用到實踐當中，更讓我了解了級進模設計的全過程和加工實踐的各種要點。 關鍵詞：墊片 級進模 冷沖壓 The pad stamps forming handicraft and design for die Abstract:The mod is one of the most important Technology and Equipment in modern i

5、ndustry.It’s been widely used in casting ,forging,stamping plastic, rubber, glass, powder metallurgy, ceramics etc.In recent years,die industry gets larger development.die manufacturing process and the more intelligent level of production equipment improve the accuracy ,quality and productivity grea

6、tly. The graduation project is progressive die design.In a pair of mod, according to the process of the work is divided into a number of equal distance to the station, set up the basic stamping one or several steps in each station, to complete the processing of a part of the stamping work..Material

7、s to be processed, previously processed into strip width, a feeding method, each in one step.Each station by punching, stamping workpiece will be a complete.In a progressive die, blanking, bending can be continuously completed, drawing, forming process. In general, no matter how complex shape stampi

8、ng parts and stamping process are, it’s can make by a progressive die . This design focus on the analysis of blanking deformation process and impact factors based on quality of blanking pieces,main introduction and analysis of the blanking process,determining the plan of stamping process,selection

9、of die structure,calculation the necessary process, selection and determination the structure and size of the main components of the mod,checking the mold height and press parameters,drawing die assembly drawings and part drawings are the main content of this design. This design not only let me kno

10、w the textbook knowledge, put the knowledge into practice, but also let me understand the various points of the whole process and processing practice of progressive die design. Key words:Piecening progressive die cold stamping 目 錄 1緒論 1 1.2沖壓基本工序、模具 1 1.3沖壓技術的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 2 2工藝分

11、析 3 3確定零件沖裁的工藝方案 4 4模具結構的確定 4 4.1操作方式的選擇 4 4.2定位方式的選擇 4 4.3卸料方式的選擇 4 5工藝計算 5 5.1排料圖的設計 5 5.2沖壓力的計算 6 5.3壓力中心的計算 8 5.4模具工作尺寸計算 8 6主要零件設計 10 6.1整體式凹模輪廓尺寸的確定 10 6.2凸模固定板的設計 11 6.3卸料板外形尺寸的確定 11 6.4導料板的確定 12 6.5墊板的確定 12 6.6橡膠的選用 12 6.7凸模外形尺寸的設計與形狀的選擇 14 6.8上、下模座的設計 15 6.9模柄的選擇 16 6.1

12、0導柱、導套的設計 16 6.11螺釘、銷釘?shù)倪x擇 16 6.12導正銷、擋料銷、始用擋料銷的設計 17 7壓力機相關參數(shù)的校核 18 8總結 19 參考文獻 20 致 謝 21 1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。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖

13、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。（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。（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。沖壓加工在現(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

14、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。 1.2沖壓基本工序、模具 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

15、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

16、（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?；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 （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。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

17、值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，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。 （2）沖壓設備和沖壓生產自動化方面 為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，國內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。 2工藝分析 工件圖如2-1所示

18、 圖2-1 1） 沖裁件的材料性能 材料為10鋼，料厚2mm，具有良好的沖裁性能 2） 結構分析 該零件形狀較簡單，三個腰形孔均勻分布，用普通機械加工方法難以加工，用線切割加工效率低，成本高，孔與孔邊距滿足沖壓要求，適合采用沖壓工藝進行加工 3） 尺寸分析 該零件所有尺寸均未注公差，屬于自由公差，按IT14級確定零件公差，一般沖壓均能滿足其尺寸要求 4） 結論：該零件可以用沖壓的方法加工 3確定零件沖裁的工藝方案 工序組合及其方案比較選用 該零件采用沖壓工藝加工，包含落料、沖孔兩個基本工序，按其不同組合形式可有以下種工藝方案： 方案一： 落料，沖孔，采用單工

19、序模進行加工 方案二： 落料和沖孔復合沖壓，采用復合模進行加工 方案三： 沖孔落料連續(xù)沖壓，采用級進模進行加工 方案一模具結構簡單，需要三道工序三副模具，生產效率低，累積誤差大 方案二因零件最小壁厚處2.5mm小于表1-9中同料復合模沖裁時要求的最小壁厚4.9mm，因此，不利于模具壽命的保證 方案三只需一副模具，由于制件所有尺寸都屬于自由公差，尺寸精度要求不高，只需在模具上設置導正銷保證沖壓件的形位精度 結論：此制件采用導正銷級進模生產 4模具結構的確定 4.1操作方式的選擇 零件小批量生產，安排生產可采用手工送料方式能夠達到批量生產，且能降低模具成本，因

20、此采用手工送料方式，人工抬料。 4.2定位方式的選擇 零件尺寸較大，厚度較高，需保證孔的精度及較好的定位 粗定位：使用導料板控制條料的送進方向，用擋料銷控制送料距離 精定位：用導正銷導正條料，控制零件位置精度 初始定位：始用擋料銷 4.3卸料方式的選擇 采用彈性卸料裝置 5工藝計算 5.1排料圖的設計 1） 搭邊值的確定： 根據t=2mm，查表5-1得，側邊搭邊值=1.8mm；工件間搭邊值a=1.5mm 表5-1 搭邊值表 料厚t 圓形或類圓形工件 工件間a 側邊a1 0.25以下 1.0 1.2 0.25~1.0 0.8 1.

21、0 1.0~1.5 1.0 1.3 2.0~2.5 1.5 1.8 2） 條料寬度確定： 式中 沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸 導料板于條料之間間隙，查表5-2，取z=0.5mm 條料寬度公差，取=0.6 表5-2導板與調料間隙表 材料厚度t 條料寬度B <100 100~200 200~300 0.5~1.0 0.5 0.5 1.0 1.0~2.0 0.5 1.0 1.0 >2.0 2.0 3.0 3.0

22、 圓整取 實際搭邊值為 3)確定條料的長度： 選定鋼板，采取寬度方向下料，下料尺寸為 4)確定送料步距： 5)每條料可沖制件數(shù)： 取n=19 6)排樣圖： 根據以上數(shù)據，對工件進行排料，如下圖5-1所示 圖5-1 排樣圖 7)材料利用率： 在批量生產中，沖壓件的材料利用率在60%80%。損失在搭邊方面的廢料占8%10%，料頭、料尾損失占0.5%10%，損失在制件內孔占10%20%。如上圖采用單排方法，材料利用率為57.6% 5

23、.2沖壓力的計算 1） 落料力： 式中 L 落料件周長 T 板厚 材料的抗拉強度，取=380MPa 2） 沖孔力： 3） 沖裁力： 4） 卸料力： 查表5-3得，=0.045，則 5） 推件力： 式中 n 凹模中含有制件數(shù)量，n=3 系數(shù)，查表5-3，取=0.055 表5-3 系數(shù)表 料厚t/mm k1 k2 k3 鋼 <=0.1 0.

24、065~0.075 0.1 0.14 >0.1~0.5 0.045~0.055 0.063 0.08 >0.2~2.5 0.04~0.05 55 0.06 6） 沖壓力： 7） 選擇壓力機： 選取J23-25型壓力機 8） 壓力機主要參數(shù)： 查表：選用開式雙柱固定臺壓力機型號：J23-25。其相關數(shù)據如下： 公稱壓力250KN，滑塊行程65mm，滑塊行程次數(shù)55次/min，最大封閉高度270mm，封閉高度調節(jié)量65mm，工作臺尺寸（前后X左右）370X560，墊板厚度50，模柄

25、孔尺寸mm，電機功率2.2KW，床身最大可傾角30度。 5.3壓力中心的計算 建立壓力中心坐標系如圖 圖5-2 壓力中心圖 設每個腰形孔的壓力中心到同心圓圓心的距離為d，則對應每個腰形孔的橫坐標為-d/2,-d/2,d 對應的壓力中心橫坐標為s 對應的壓力中心橫坐標為-s 整體壓力中心的坐標為 5.4模具工作尺寸計算 通過分析制件的形狀，其外形的落料凹模，凸模采用分別加工法制造，各尺寸公差如下： 表5-4 間隙值表 材料厚度t 鋼(含碳量） 0.08%~0.2% 0.3%~0.4%

26、 0.5%~0.6% Zmin Zmax Zmin Zmax Zmin Zmax 0.5 0.025 0.035 0.030 0.040 0.035 0.045 1.0 0.050 0.070 0.060 0.080 0.070 0.090 1.5 0.090 0.120 0.105 0.135 0.120 0.150 2.0 0.120 0.160 0.140 0.180 0.160 0.200

27、 1） 落料時，以凹模為基準，查表5-5，，，， 滿足的條件 表5-5（分別加工法）制造公差 基本尺寸 凸模制造公差 凹模制造公差 18 0.2 0.020 >18~30 0.025 >30~80 0.030 2）沖孔時，查表5-4，取， 以凸模為基準，沖圓孔查表5-5，，，， 滿足的條件 沖腰形孔，查表5-5，，所得尺寸公差分別為 6主要零件設計 6.1整體式凹模輪廓尺寸的確定 凹模厚度： 取H=22mm 凹模壁厚： 取C=38mm 寬度 長度 ，

28、 查表3-12，??；取長度L=222mm 式中b 凹模刃口的最大尺寸 k 系數(shù)，查表6-1取k=0.42 表6-1 系數(shù)表 凹模刃口長度/mm 材料厚度 0.5 1 2 3 >3 <50 0.30 0.35 0.42 0.50 0.60 50~100 0.20 0.22 0.28 0.35 0.42 100~200 0.15 0.18 0.20 0.24 0.30 >200 0.10

29、 0.12 0.15 0.18 0.22 直壁式凹模的刃口強度較高，修磨后刃口尺寸不變，因此凹模形狀采用直壁式的。選擇對角導柱模架，考慮選用標準模架，確定凹模的尺寸為250x160x22，凹模外形如圖6-1 圖6-1 凹模 6.2凸模固定板的設計 取凸模固定板的外形尺寸與凹模外形尺寸一致，其厚度取凹模厚度的0.6倍0.8倍，即12.616.8mm，考慮到凹模的最大尺寸為50mm，為保證固定的穩(wěn)定取22mm厚度，故凸模固定板的外形尺寸為：250x160x22.固定板上的凸模安裝孔與凸模采用過度配合H7/m6。凸模固定板只起連接作用，材料選用

30、Q235。其外形圖如圖6-2 圖6-2 凸模固定板 6.3卸料板外形尺寸的確定 外形尺寸與凸模固定板相同，厚度取凹模厚度的0.60.8倍。確定卸料板的外形尺寸為200x160x12.因裝有導料板，卸料版凸臺高度 H為導料板高度 h為卸料版凸臺高度 t為版聊厚度 卸料板工作時受到卸料力作用，選材料45鋼。其外形如6-3所示 圖6-3 卸料板 6.4導料板的確定 沖壓材料厚度2mm，選用導料板厚度為8mm，由兩個對稱結構的導料板與凹模裝配后其導向作用，因此裝配后的

31、導料板尺寸與凹模外形尺寸一致，導料板材料T8A，經淬火熱處理。其外形如6-4所示 圖6-4 導料板 6.5墊板的確定 墊板外形尺寸與凸模固定板相同，厚度取8mm，材料T10A，經淬火熱處理。其外形圖如圖6-5所示 圖6-5 墊板 6.6橡膠的選用 1）卸料橡膠的自由高度 總的工作行程；根據工件材料厚度2mm，沖裁時凸模進入凹模深度為0.5mm左右，考慮模具維修時刃磨余量2mm，模具開啟時卸料板高出凸模1mm，凸模相對卸料板位移，則總的工作行程。 橡膠的自由高度 取 模具在組裝時橡膠的預壓量

32、 取 由此可知模具中安裝橡膠的空間高度尺寸為29mm 2）截面尺寸確定 查圖3-22，選取矩形橡膠，其單位壓力為，則 考慮凸模安裝孔面積 橡膠墊截面積為 選用與凹模外形相同的橡膠形狀，其面積大于10363，足夠使用。橡膠外形如圖6-6所示 圖6-6 橡膠 6.7凸模外形尺寸的設計與形狀的選擇 由于采用彈性卸料方式，凸模長度： 式中 L 凸模長度 凸模固定板厚度 卸料板厚度 增加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模深度， 凸模固定板與卸料板之間的安全距離，橡膠處于工作

33、 狀態(tài)的厚度等，取h=29mm 凸模材料：參照沖壓模具設計與制造選用T10A，淬火至硬度58~60HRC。對最小截面凸模進行承壓能力校核： 滿足條件 進行失穩(wěn)彎曲彎曲應力的校核： 對于一般截面形狀的凸模，當無導向是，最大長度為 J為凸模最小截面慣性矩() F為凸模所受總壓力（N） 滿足條件 故取凸模長度L=70mm 對于三個非圓形工作截面的凸模采用凸緣式凸模，為方便安裝以及避免干擾采用直通式凸模，的凸模上要安裝的導正銷，故采用標準圓凸模，圖形如下6-7所示 圓凸模 圓柱頭直桿圓凸模 凸模

34、 圖6-7 6.8上、下模座的設計 上、下模座材料選用HT200，選用矩形模座，外形尺寸比凹模相應尺寸大，厚度為凹模厚度的倍。 選擇標準對角導柱滑動模架： 上模座 GB/T2855.1，外形尺寸為250x160x45， 下模座 GB/T2855.1，外形尺寸為250x160x55。其外形圖6-8所示 下模座 上模座 圖6-8 6.9模

35、柄的選擇 由裝配要求,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉,模柄長度比模柄孔深度小5~10mm,選擇壓入式模柄，模柄頭部尺寸與沖床模柄孔一致，根據壓力機J23-25的相關參數(shù)可知，模柄的外形尺寸為，模柄材料Q235A。其外形圖如6-9所示 圖6-9 模柄 6.10導柱、導套的設計 采用滑動導柱、導套，材料20鋼，進行表面滲碳處理，滲碳后的淬火硬度為58HRC62HRC,根據模架國家標準： 導柱選用：GB/T2855.1，外形尺寸為：, 導套選用：GB/T2855.1，外形尺寸為：, 6.11螺釘、銷釘?shù)倪x擇 1） 螺釘?shù)?/p>

36、選擇 上模座、墊板和凸模固定板用六角螺栓M10X65連接，數(shù)量4個：定位銷，數(shù)量2個 下模座與凹模用內六角螺釘M10X65連接，數(shù)量4個；定位銷，數(shù)量2個 導料板于凹模用內六角螺釘M8X20連接，數(shù)量2個；定位銷，數(shù)量2個 2） 卸料螺釘?shù)倪x擇 根據卸料力4.996KN，布置4個卸料螺釘，每個卸料螺釘所承受的卸料力不少于1249N，查表6-2，選用M10規(guī)格螺釘足夠滿足要求 螺釘長度的確定： 墊板厚度+凸模固定板厚度+橡膠工作長度+上模座孔配合長度+下模座孔配合長度+卸料板行程=6+20+19+12+10+6=73mm 取螺釘?shù)南盗虚L度為65mm（通過調整上模座配合長度來保證得

37、到標準系列的卸料螺釘) 表6-2 許用載荷表 螺釘直徑 許用載荷/KN 45 Q235A Q275A M6 3.1 2.3 2.9 M8 5.8 4.3 5.2 M10 9.2 6.9 8.3 M12 13.2 9.9 11.9 6.12導正銷、擋料銷、始用擋料銷的設計 導正銷的頭部有圓錐形的導入部分和圓柱形導正部分組成，導正銷的基本尺寸可按下式計算： 導正銷圓柱定位部分長度查表6-3， 式中 沖孔凸模的直徑，取18.1mm 導正銷與沖孔凸模直徑的差值，查表6-4， 由于導正銷直徑較大，選

38、擇d形結構導正銷 表6-3 導正銷圓柱段高度h 料厚t 沖裁件孔尺寸d 1.5~10 >20~25 >25~50 1.5 1.5~10 1.2 1.5 >1.5~3 0.6t 0.8t t >3~5 0.5t 0.6t 0.8t 表6-4 導正銷與沖孔凸模直徑的差值a 料厚t 沖孔凸模直徑 1.5~6 >6~10 >10~16 >16~24

39、 >24~32 <1.5 0.04 0.06 0.06 0.08 0.09 1.5~3 0.05 0.07 0.08 0.1 0.12 3~5 0.06 0.08 0.1 0.12 0.16 擋料銷與導正銷的位置關系 擋料銷與導正銷的中心距為 式中 送料步距，51.5mm 落料凸模直徑，（49.654-0.020）mm D 擋料銷頭部直徑，10mm 始用擋料銷的選擇 導料板厚度為8mm，根據JB/T7649.1-1994，選擇始用擋料銷為71

40、x6的型號 7壓力機相關參數(shù)的校核 模具的閉合高度H應介于壓力機的最大裝模高度與最小裝模高度之間，否則就不能保證正常的安裝與工作。其關系為 故應加墊板保證正常的安裝 8總結 此次墊片沖壓模具設計是在學習沖壓工藝和模具設計后進行的， 本模具的主要作用就是落料和沖孔，該模具在設計時不僅要根據沖裁件的材料選擇模具的材料，還要根據沖裁件的形狀、尺寸和精度來確定模具的類型和沖裁的工藝方案。確定合理的沖裁間隙是本模具的重中之重，它不僅影響沖裁件的形狀、尺寸和精度，還影響模具的使用壽命。在模具材料的選擇時應注意材料的性能和強度。應盡

41、量選擇模具的標準件，這樣不僅可以提高模具的壽命還可以縮短模具的制造周期。在模具設計時不僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求，還要保證它的使用壽命。在本次設計中主要是考慮到它的實際工作環(huán)境和必須完成的設計任務，模架采用對角導柱模架，在設計中要考慮到很多關于我所設計零件的知識，包括它的使用場合，外觀等。通過這次的設計，及時對所學知識的運用，回顧和檢查，也考察了設計者的綜合能力。在整個設計過程中感謝老師耐心認真的指導，使我能按時完成任務，但由于本人只是和經驗上的不足，難以避免一些不合理之處，懇請各位老師批評指正。 參考文獻 [1] 翁其金

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