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1、湘潭大學(xué)課程設(shè)計論文 題 目：連接蓋沖壓模具設(shè)計 學(xué) 院：機械工程學(xué)院 專 業(yè)：材料成型及控制工程 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期：2017.1.11 第一章沖壓件工藝性分析 1.1 分析技術(shù)要求是否合理 圖1-1 該零件形狀簡單，尺寸精度要求不高，是由拉伸和翻邊等工序組成的復(fù)合件。 工件的尺寸精度： 沖裁件的精度要求，應(yīng)在經(jīng)濟精度范圍內(nèi)（所謂經(jīng)濟精度是指在正常加工 條件下，采用符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級工人、不延長加工時間 所能保證的加工精度），對于普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于 IT11級，沖孔比 落料件高一級。對與本次設(shè)計，未標(biāo)注

2、有尺寸精度，考慮到成本，按照一般精 度要求來加工應(yīng)該可以滿足其工作性能，本工件要求內(nèi)精度，故除特別要求工 件精度等級選取IT14。 沒有熱處理要求 1.2 審查零件材料選用是否得當(dāng) 考慮到產(chǎn)品成本和零件的使用性能，選用常用材料 08F,是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 鋼，，屈服強度180MPa,抗拉強度280~390MPa,抗剪強度200~310延伸率32%, 適宜沖壓選擇。 1.3 沖裁件工藝性分析 一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是制件的結(jié)構(gòu)形狀、精度要求、 形位公差及技術(shù)要求。沖裁件的工藝性合理與否、，影響到?jīng)_裁件的質(zhì)量、模具 壽命、材料消耗、生產(chǎn)率等，在設(shè)計中應(yīng)盡可能提高其工藝性。 沖

3、裁件的形狀盡可能簡單、對稱、避免復(fù)雜形狀的曲線，在許可的情況下， 把沖裁件設(shè)計成少、無廢料排樣的形狀，以減少廢料。矩形孔兩端宜用圓弧連接， 以利于模具加工。 沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角，嚴(yán)禁尖角。除在少、無廢 料排樣或采用鑲拼模結(jié)構(gòu)，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具 壽命。沖裁減凸出或凹入部分不能太窄，盡可能避免過長的懸臂和窄槽。最小寬 度b一般 不小于1.5t,若沖裁材料為高碳鋼時，b>2t, Lmax&5b,當(dāng)材料厚度 t<1mm時，按t=1mm計算。沖裁件的孔徑因受孔凸模剛度和強度的限制，不宜 太小，否則容易折斷或壓彎，沖孔的最小尺寸取決與沖壓材料的力學(xué)性

4、能、 凸模 強度和模具結(jié)構(gòu)。沖孔件上孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件 變形、模壁過薄或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。 本次設(shè)計，該零件是軸對稱件，沖裁結(jié)構(gòu)較為簡單，厚度僅為 1mm,沖 裁性能較好，工藝性容易滿足材料。 1.4 翻邊工藝性分析 一般情況下，圓孔翻邊時的孔緣在單向拉應(yīng)力作用下， 切向伸長變形引起的 厚度減薄最大，最容易破裂，由于材料性質(zhì)不均勻，孔緣各處允許的切向延伸率 不一樣，一旦孔緣某處的伸長變形超過了該處延允許的材料伸率， 該處就會因厚 度減薄過大而破裂。翻邊時的變形區(qū)基本上限制在凹模圓角區(qū)之內(nèi)， 凸模底部材 料為只要變形區(qū)，處于切向、徑向二向受拉

5、伸的應(yīng)力狀態(tài)。切向應(yīng)力在孔邊緣最 大，徑向應(yīng)力在孔邊緣為零。 圓孔翻邊時的變形程度用翻邊系數(shù) K表示： K =d D 式中 d——毛坯上圓孔的初始直徑； D——翻邊后豎邊的中徑。 影響圓孔翻邊成形極限的因素如下： ⑴ 材料伸長率和硬化指數(shù)n大，Ki小，成形極限大。 ⑵孔緣如無毛刺和無冷作硬化時， Ki較小，成形極限較大。為了改善孔緣狀況， 可采用鉆孔代替沖孔，或在沖孔后進行整修，有時還可在沖孔后退火，以消除孔 緣表面的硬化。 ⑶用球形、錐形和拋物線凸模翻邊時，變形條件比平底凸模優(yōu)越， Ki較小。在 平底凸模中，其相對圓角半徑rp/t越大，極限翻邊系數(shù)可越小。 p ⑷板材

6、相對厚度越大，Ki越小，成形極限越大。 毛坯尺寸的計算： (1)毛坯翻邊預(yù)制孔直徑do d0 = D -2（H —0.43r -0.72t） 式中 D——翻邊直徑19 （按中線計）（mm）; H 翻邊高度（mm）, H=6mm ; R 豎邊與凸緣的圓角半徑（mm）, r=1.5mm； R 料厚（mm）, t=1mm。 則： 已知預(yù)制孔直徑為9.7mm （2）毛坯的直徑D0 當(dāng)零件的彎曲角為900時，則毛坯的展開長度為 D = n一 - Ai 4 D = . (d -2r)2 4d(H -r) 2二r(d -2r) 8r2 已知，d=49, r=1.5,

7、 H=5 D=57 第二章沖壓工藝方案的確定 考慮到需落料、沖孔、拉深、翻邊成形四道工序，可以有以下種方案： 方案一：先落料沖孔，后拉深翻邊成形，采用單工序生產(chǎn)。。 方案二：落料-沖孔-翻邊-拉深復(fù)合模，采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：落料-沖孔-翻邊-拉深級進模，采用級進模生產(chǎn)。 方案一結(jié)構(gòu)簡單，但需兩道工序、兩副模具才能完成，效率較低，且精度不 易保證。如此浪費了人力，物力，財力。從經(jīng)濟角度考慮不妥當(dāng)，難以滿足大批 量生產(chǎn)要求。 方案二只需一副模具即可成型，該工藝特點首先進行落料，再沖孔，翻邊， 拉深成型。采用這種方法加工的工件外觀平整、毛刺小、產(chǎn)品質(zhì)量高，而且大大 的提高了生產(chǎn)

8、效率，也解決了操作者將手放入模具內(nèi)的不安全因素， 復(fù)合模能在 壓力機的一次行程內(nèi)，完成落料、沖孔、及拉深、翻邊數(shù)道工序。在完成這些工 序的過程中，沖件材料無須進給移動。 復(fù)合模具具有以下主要特點： 1）沖件精度較高，不受送料誤差影響，內(nèi)外形相對位置一直性好。 2）沖件表面較為平整。 3）適宜沖薄料，也適宜沖脆性或軟質(zhì)材料。 4）可從充分利用短料和邊角余料。、 5）沖裁件內(nèi)孔和外緣的相對位置精度容易保證，而且板料的定位精度要求 比級進模低 6）沖模面積較小。 復(fù)合模也存在一定的問題，如凸凹模內(nèi)、外形間的壁厚，或內(nèi)形與外形問 壁厚，都不能過薄，以免影響強度。另外，沖件不能漏下，需要

9、解決出件問題。 同時，復(fù)合模具結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。同樣用復(fù)合模生產(chǎn)可分為采用筒形料加工和板 料加工。筒形料加工工件厚度不能保證。板料加工模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。 方案三：級進模是在壓力機一次行程中完成多個工序的模具，它具有操作安 全的顯著特點，模具強度較高，壽命較長。使用級進模便于沖壓生產(chǎn)自動化，可 以采用高速壓力機生產(chǎn)，也只需要一副模具，制造精度較高，先落料后沖孔，再 進行拉伸翻邊成形，但是級進模較難保證內(nèi)、外相對位置的一直性，材相對生產(chǎn) 周期長，其模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，料的定位與送進是級進模設(shè)計中的關(guān)鍵問題。 通過上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產(chǎn)采用方案二的板料加工為 佳。 第三章 排

10、樣及材料利用率的計算 3.1排樣的設(shè)計 沖裁件在板、條等材料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否，影響到材 料的經(jīng)濟利用率，還會影響到模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率、制件質(zhì)量、生產(chǎn)操作方便與安 全等，因此，排樣是沖裁工藝與模具設(shè)計中一項很重要的工作。 沖沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于 合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標(biāo)是材料利用率。要提高材料利 用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況。 結(jié)構(gòu)廢料 由于工件結(jié)構(gòu)形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結(jié)構(gòu)廢料， 它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。工藝廢料工件之間和工件與條

11、料邊緣 之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱 為工藝廢料，它決定于沖壓方式和排樣方式。因此，提高材料利用率要從減少工 藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。 根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種： （1）有廢料排樣 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側(cè)邊之間都有工藝余 料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖 a所示。 （2）少廢料排樣 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側(cè)邊之 間有搭邊存在，如圖b所示。 （3）無廢料排樣 工件與工件之間。工件與條料側(cè)邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切

12、斷而得工件。如圖c所示。 a) b) 0) A 圖3-1排樣方法 a）有廢料排樣 b）少廢料排樣 c）無廢料排樣 有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質(zhì)量和沖模壽命較高，常用于工 件形狀復(fù)雜、尺寸精度要求較高的排樣。 少、無廢料排樣法的材料利用率較高，在無廢料排樣時只有料頭、料尾損失, 材料利用率可達85%?95%,少廢料排樣法也可達70%?90%。少、無廢料排樣 法有利于一次沖裁多個工件，可以提高生產(chǎn)率。由于這種排樣法沖切周邊減少， 所以還可以簡化模具結(jié)構(gòu)，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應(yīng)用范圍有一 定的局限性，受到工件形狀結(jié)構(gòu)的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料

13、導(dǎo)向 與定位所產(chǎn)生的誤差，會直接影響工件尺寸而使工件的精度降低。 在幾個工件的 匯合點容易產(chǎn)生毛刺。由于采用單邊剪切，也會加快模具磨損而降低沖模壽命， 并直接影響工件的斷面質(zhì)量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排 樣。 1.有廢料、少廢料或無廢料排樣。按工件的外形特征、排樣的形式又可分為 直排、斜排、對排、混合排、多排和裁搭邊等 考慮到造作方便及模具結(jié)構(gòu)簡單，故采用單排排樣設(shè)計。搭邊值要合理確定。 搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值小，材料利用率雖高，但過小時就不能發(fā)揮 搭邊的作用，在沖裁過程中會被拉斷，造成送料困難，使工件產(chǎn)生毛刺，有時候 還會被拉入凸模和凹模間隙，損壞模具刃口，

14、降低模具壽命。搭邊值過小，會使 作用在凸模側(cè)表面上的法向應(yīng)力沿著落料毛坯周長的分布不均勻， 引起模具刃口 的磨損。 影響搭邊值的因素主要有以下幾點： 1 .材料的力學(xué)性能 塑性好的材料，搭邊值要大一些，硬度高與強度大的材 料，搭邊值可小些。 2 .材料的厚度 材料越厚，搭邊值也越大。 3 .工件的形狀和尺寸 工件外形越復(fù)雜，圓角半徑越小，搭邊值越大。 4 .排樣的形式 對排的搭邊值大雨直排的搭邊。 5 .送料及擋料的方式 用手工送料，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可小一些。 查得搭邊值 a=1.5mm, a1=2.1mm0 條料送進步距h=57+1.5=58.5mm 3.2材料利用率

15、的計算 一個步距內(nèi)的材料利用率 nA n— 100% Bh 式中 A 沖裁件面積（包括沖出的小孔在內(nèi)）（mm2） n——一個步距內(nèi)的沖件數(shù)目；n取1 B——條料寬度（mm）; h 進距（mm） A=3.14X 57/2X57/2=2550 （ mm2） B=61.2, nA 100% =71.2% Bh 第四章各部分工藝力的計算 4.1 沖裁力的計算 沖裁力計算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計算。 沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離的力，其大小主要與材料力 學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度等參數(shù)有關(guān)。沖裁力是設(shè)計模具、選擇壓 力機的重要參數(shù)。計算沖裁

16、力的目的是為了合理的選用沖壓設(shè)備和設(shè)計模具。 選 用沖壓設(shè)備的標(biāo)稱壓力必須大于所計算的沖裁力， 所設(shè)計的模具必須能傳遞和承 受所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。 4.1.1 沖壓力的行程曲線 XOEL- 凸模行程 圖4-1沖載力YJ模行程曲線 在沖裁過程中，沖裁力的大小是不段變化的，圖4-1為沖裁時沖裁力-凸模 行程曲線。圖中AB段相當(dāng)于沖裁的彈性階段，凸模進入材料后，載荷急劇上升， 但當(dāng)凸模刃口一旦擠入材料，即進入塑性變形階段，載荷的上升就緩慢下來，如 BC段所示。雖然由于凸模擠入材料使承受沖裁力的材料面積秒減小，但只要材 料加工硬化的影響超過受剪切面積小的影響， 沖

17、裁力就繼續(xù)上升，當(dāng)兩者達到相 當(dāng)?shù)挠绊懙乃查g，沖裁力達最大值，即圖中 C點。此后，受剪面積的減少超過硬 化的影響，于是沖裁力下降。凸模再繼續(xù)下壓，材料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并迅速擴張， 沖裁力急劇下降，如圖中CD段所示，此為沖裁的斷裂階段。此后所用的力僅是 克服摩擦阻力，推出已分離的料。 4.1.2 沖裁力的計算公式 沖裁力的大小主要與材料力學(xué)性能、厚度及沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)?？?慮到成本和沖裁件的質(zhì)量要求，此用平刃口模具沖裁，沖裁力 F (N): F = KLT (4-1) 式中L ——沖裁件周邊長度(mm； t ——材料厚度(mm； r——材料抗剪強度(MPa； K——系數(shù)?？?/p>

18、慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能 K=1.3 的變化及材料厚度偏差等因素，一般取系數(shù) 沖裁件周邊長度 L=3.14 x 57=178.98mm取179mm 材料的抗剪強度（MPa,取 s=310MPa 一般情況下，材料的（rb=1.3 r ,故沖裁力F （N） F1=LT （T b=179X 1 義 310=55490N F 卸=0.04X55490=2219.6N Fffi =0.063 X 55490=3495.9N F1=55490+2219.6+3495.9=6120.5N 式中bb—材料的抗拉強度（MPa。 4.1.3 降低沖裁力的方法 在沖裁

19、高強度材料或厚度大、周邊長時，所需的沖裁力較大。如果超過現(xiàn)有 壓力機噸位，就有必須采取措施降低沖裁力，主要有以下幾種方法： （一）階梯凸模沖裁 在多凸模沖裁模具中，為避免各凸模沖裁力的最大值同時出現(xiàn)，可根據(jù)凸 模尺寸的大小，做成不同高度，形成階梯布置，從而減少沖裁力。這種模具的缺 點是長凸模插入凹模較深，容易磨損，修磨刃口也比較麻煩。 （二）斜刃口沖裁 在用平刃口模具沖裁時，整個刃口同時與沖裁件周邊接觸，同時切斷，所 需沖裁力大。若采用斜刃口模具沖裁，也就是將凸模（或凹模）刃口做成有一定 斜度的斜刃，沖裁時刃口就不是同時切入，而是逐步切入材料，逐步切斷，這樣， 所需的沖裁力可以減小，并

20、能減小沖擊、振動和噪聲，對于大型沖壓件，斜刃沖 裁用的比較廣泛。 斜刃沖裁降低了沖裁力，使壓力機性能在比較柔和、平穩(wěn)的條件下工作。 但模具制造與修磨比較復(fù)雜，增加了困難，刃口容易磨損，工件不夠平整，一般 只用于大型工件沖裁及厚板沖裁。 除上述兩種方法外，將材料加熱沖裁也是一種行之有效的降低沖裁力的方 法，因為材料在加熱狀態(tài)的抗剪強度有明顯下降。 但材料加熱后產(chǎn)生氧化皮，且 因為要加熱，勞動條件差。另外，在保證沖裁件斷面質(zhì)量的前提下，也可適當(dāng)增 大沖裁間隙等方法來降低沖裁力。 4.2 沖孔力的計算 % = K Lt 式中 L——沖裁件周邊長度（mm）; t——材料厚度（mm）;

21、 .——材料抗剪強度（MPa）; K——系數(shù)，考慮到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學(xué)性能 的變化及材料厚度偏差等因素,一般取 K=1.3。 所以，一般情況下，上式也可以寫成 F沖=1. 3. t L=3.14X9.7=30.5mm .二310MPa 貝U F沖=1.3Lh=1.3X30.5X 1 X 310=12291.5N 推件力： F推=n Ki ?F 式中 K推——推件力因素，查得 K推=0.063; n 工件卡的凹模內(nèi)的個數(shù)，取 n=1。 則 5推=門垛：F=0.063X 12291.5=774.4N F2=12291.5+774.4=13065.9N

22、 4.3 翻邊力的計算 F 翻=1.1 二（dm-d 0）t0 二 s 式中 dm 翻邊后豎邊的中徑（mm）, dm=21mm； d0 圓孔初始直徑（預(yù)制孔）（mm）, d0=9.7mm； 10 毛坯厚度（mm）, t0=1mm； 口 ——材料屈服點（MPa）。 Gs=180MPa 則 53=5翻=1.1 n(dm-d0) t/s=1.1X3.14 (21-9.7) X 1 X 180=7025.4N 4.4 淺拉深成形力 F 拉=K d tb 式中d 拉深件的直徑（mm）, d=49mm； 二b ——材料抗拉強度（MPa）,得 二 b=390MPa t 材料厚度（

23、mm）, t=1mm m=d/D=49/57=0.86 K——修正系數(shù)，取 K=0.8o 則 F4= F^ =KndEb=0.8X 3.14X49X 1 X 390=48004.32N 4.5 總的沖裁力的計算 因此，總的沖裁力為： F總，=F1+F2+F3+F4 =6120.5+13065.9+7025.4+48004.32 =74216.12N 4.6 壓力中心的計算 沖裁時的合力作用點或多工序模各工序沖壓力的合力作用點， 稱為模具壓力 中心。如果模具壓力中心與壓力機滑塊中心不一致， 沖壓時會產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模 具以及滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。通

24、常利用求平行 力系合力作用點的方法（解析法或圖解法）確定模具的壓力中心。 本模具由于制件為軸對稱零件，所以其壓力中心及為零件的幾何中心 第五章 沖壓設(shè)備的選擇 沖壓設(shè)備的選擇是工藝設(shè)計中的一項重要內(nèi)容，它直接關(guān)系到設(shè)備的合理 使用、安全、產(chǎn)品制造、模具壽命、生產(chǎn)效率和成本等一系列重要的問題。對于 中小型沖裁件、彎曲件或淺拉深件多用具有 C形床身的開式曲柄壓力機。雖然 開式壓力機的剛度差，并且由于床身的變形而破壞了沖模的間隙分布，降低了沖 模的壽命和沖裁件的質(zhì)量。但是，它卻具有操作空間三面敞開，操作方便，容易 安裝機械話的附屬設(shè)備和成本低廉等優(yōu)點，目前仍是中小件生產(chǎn)的主要設(shè)備。 確定設(shè)

25、備的規(guī)格時應(yīng)注意以下幾個問題： 1）壓力機的行程大小，應(yīng)能保證成形零件的取出與毛坯的放進， 例如拉深所 用壓力機的行程，至少應(yīng)大于成品零件高度的兩倍以上。 2）壓力機工作臺面的尺寸應(yīng)大于沖模的平面尺寸，且還需要留有安裝固定的 余地，但過大的工作臺面上安裝小尺寸的沖模時，工作臺的受力條件也是不利的。 3）所選壓力機的封閉高度應(yīng)與沖模的封閉高度相適應(yīng)。 模具的閉合高度Ho是指上模在最低的工作位置時，下模板的底面到上模板的 頂面的距離。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下死點時，工作臺面到滑塊下端面的距離。大 多數(shù)壓力機的連桿長短能調(diào)節(jié)，也既壓力機的閉合高度可以調(diào)整， 故壓力機有最 大閉合爆肚

26、Hmax和最小閉合高度Hmin。 設(shè)計模具時，模具閉合高度 H0的數(shù)值應(yīng)滿足下式： Hmax -5mm> Ho> H min 10mm 4）沖壓力與壓力機力能的配合關(guān)系： 當(dāng)進行沖裁等沖壓加工時，由于其施力 行程較小，近于板材的厚度，所以可按沖壓過程中作用于壓力機滑塊上所有力的 總和F總選取壓力機。 根據(jù)所要完成的沖壓工藝的性質(zhì)、生產(chǎn)批量的大小、沖壓家的幾何尺寸和精 度要求等來選定設(shè)備類型。由于復(fù)合模的特點，為防止設(shè)備超載，可按公稱壓力 F壓》（1.6s 1.8） F總選擇壓力 機。選 取公稱壓力為 350kN的開式壓力機 JC23-35。其與模具設(shè)計的相關(guān)參數(shù)為： 公稱壓力：35

27、0kN 滑塊行程：80 mm、 最大閉合高度：280mm 封閉高度調(diào)節(jié)量：60 mm 工作臺孔徑：380mm 610mm 模柄孔尺寸：, 50mm 70mm 第六章主要工作部分尺寸計算 6.1 沖裁間隙 沖裁間隙是指沖裁模的凸模和凹模刃口之間的間隙。 沖裁間隙分單邊間隙和 雙邊間隙，單邊間隙用 C表示，雙邊間隙用Z表示。間隙值的大小對沖裁件質(zhì) 量、模具壽命、沖裁力大小的影響很大，是沖裁工藝與模具設(shè)計中的一個極其重 要的工藝參數(shù)。 6.1.1 沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量的影響 沖裁件的質(zhì)量主要是指斷面質(zhì)量、尺寸精度和形狀誤差。斷面應(yīng)平直、光 滑；圓角小；無裂紋、撕裂、夾層和毛刺等

28、缺陷。零件表面應(yīng)盡可能平整 尺寸應(yīng)在圖樣規(guī)定公差范圍之內(nèi)影響沖裁件質(zhì)量的因素有：凸、凹模間隙值 的大小及其分布的均勻性，模具刃口鋒利狀態(tài)、模具結(jié)構(gòu)與制造精度，材料 性能等，其中間隙值大小與分布的均勻程度是主要因素。 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件實際尺寸與標(biāo)稱尺寸的差值（ 仃）。差值越 小，精度越高。這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對凸模或凹模尺 寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。 沖裁件相對凸?；虬寄３叽绲钠?，主要是由于沖裁過程中，材料受拉 伸、擠壓、彎曲等作用引起的變形，在加工結(jié)束后工件脫離模具時，會產(chǎn)生 彈性恢復(fù)而造成。偏差值可能是正的，也可能是負的。影響這一偏差值的因 素主要是

29、凸、凹模的間隙。間隙大小對沖裁件尺寸偏差的影響規(guī)律可見圖 6-1。 當(dāng)間隙較大時，材料所受拉伸作用增大，沖裁完畢后，因材料的彈性恢 復(fù)，沖裁件尺寸向?qū)嶓w方向收縮，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而沖孔件的 孔徑則大于凸模尺寸。當(dāng)間隙較小時，凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài)，材料 手凸、凹模擠壓力大。沖裁完畢后，材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增打發(fā)， 而沖孔件的孔徑則變小。 6.1.2 沖裁間隙對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命以沖出合格制品的沖裁次數(shù)來衡量，分兩次刃磨間的壽 命與全部磨損后總的壽命，沖裁過程中，模具的損壞有磨損、崩刃、折斷、 啃壞等多種式。 影響模具壽命的因素很多，有模具間隙；模具制造材

30、料和精度、表面粗 糙度；被加工材料特性；沖裁件輪廓形狀和潤滑條件等。模具間隙是其中的 一個重要因素。 因為沖裁過程中，模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力，而模具表面 與材料的接觸面僅局限在刃口附近的狹小區(qū)域，這就以為著即使整個模具在 許用壓應(yīng)力下工作，但在模具刃口處所受的壓力也非常大。這種高的壓力會 使沖裁模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象，當(dāng)接觸面發(fā)生相對滑動 時，附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損一一附著磨損。其磨損量與接觸壓力、 相對滑動距離成正比，與材料屈服強度成反比。它被認為是模具磨損的主要 形式。當(dāng)模具間隙減小時，接觸壓力（垂直力、側(cè)壓力、摩擦力）會隨之增 大，摩擦距離隨這增長，因

31、此模具磨損加劇，甚至使模具與材料之間產(chǎn)生粘 結(jié)現(xiàn)象。因此適當(dāng)增大模具間隙，可使凸、凹模側(cè)面與材料見摩擦減小，并 減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命。但間隙過大時，半了的彎 曲拉伸相應(yīng)增大，使模具刃口端面上的正壓力增大，容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑 性變形使磨損加劇，降低模具壽命，同時，間隙過大卸料力會隨之增大，也 會增加模具的磨損，所以間隙是影響模具壽命的一個重要因素。 6.1.3 沖裁間隙對沖裁力及卸料力的影響 當(dāng)間隙減小時，凸模壓入板材的情況接近于擠壓狀態(tài)，材料所受拉應(yīng)力減小， 壓應(yīng)力增大，板料的易產(chǎn)生裂紋，因此最大沖裁力增大。當(dāng)間隙增大時，材料所 受拉應(yīng)力增大，材料容易產(chǎn)生裂紋，因此

32、沖裁力減小，繼續(xù)增大間隙值，凸、凹 模刃口產(chǎn)生的裂紋不相重合，會發(fā)生二次斷裂，沖裁力下降變緩。 當(dāng)間隙增大時沖裁件光亮帶窄，落料件尺寸偏差為負，沖孔見尺寸偏差為正， 因而使卸料力、推件力或頂件力減小。間隙繼續(xù)增大時，制件毛刺增大，卸料力、 頂件力迅速增大。 6.2 沖孔刃口尺寸計算 6.2.1 計算原則 由于凸、凹模之間存在間隙，所以沖裁件斷面都是帶有錐度的， 且落料 見的大端尺寸等于凹模尺寸，沖孔見的小斷尺寸等與凸模尺寸，在測量與使用中， 落料件都是以大端尺寸為基準(zhǔn)，沖孔件孔徑是以小端尺寸為基準(zhǔn)。沖裁過程中， 凸、凹模要與沖裁零件或廢料發(fā)生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，結(jié)果使 間

33、隙越來越大，因此，在確定凸、凹模刃口尺寸時，必須遵循以下原則： (1)落料模先確定凹模r刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等與制件的最小極 限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)， 也能沖出合格制件，凸模刃口的標(biāo) 稱尺寸比凹模小一個最小合理間隙。 (2)沖孔模先確定凸模刃口尺寸，其標(biāo)稱尺寸應(yīng)取接近或等于之間的最大極限 尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)， 也能沖出合格的空。凹模人口的標(biāo)稱 尺寸應(yīng)比凸模大個億最小合理間隙。 (3)選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關(guān)系，即要保證 工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值，一般沖模精度較工件精度高 2~3 級。若零件沒有標(biāo)注公

34、差，則對于非圓形件按國家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 IT14級精 度來處理，圓形件可按IT10級精度要求來處理，工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原 則標(biāo)注為單向公差。所謂“入體”原則是指標(biāo)注工件尺寸公差時應(yīng)向材料尸體方 向單向標(biāo)注，即：落料件正公差為零，只標(biāo)注負公差；沖孔見負公差為零，只標(biāo) 注正公差。 6.2.2 計算方法 模具工作部分尺寸及公差的計算方法與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 1 .凸模與凹模分開加工 凸、凹模分開加工，是指凸模和凹模分別按圖樣 加工至尺寸。此種方法適用于圓形或形狀簡單的工件， 為了保證凸、凹模間隙小 于最大合理間隙Zmax，不僅凸、凹模分別標(biāo)注公差(凸模 3,凹模為)

35、，而且要 求有較高的制造精度，以滿足如下條件 :id p — Zm ax~ Z m i 或取 “ =0.4(Zmax -Zmin) 、：d =0.6（Zmax -Zm.） 也就是說，新制造的模具應(yīng)該是 為+%+Zmin =WZmax。否則制造的模具間隙 已超過允許的變動范圍Zmin ~Zmax ,影響模具的使用壽命。 2 .凸模與凹模配合加工對于沖制件形狀復(fù)雜或薄板制件的模具，其凸、凹 模往往采用配合加工的方法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作為基準(zhǔn)件，然 后根據(jù)此基準(zhǔn)件的實際尺寸，配作凹模（或凸模），使他們保持一定距離。因此， 只需在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸及公差，另一件只標(biāo)注標(biāo)稱尺

36、寸，并注明"XX尺寸按 凸模（或凹模）配作，保證雙面間隙”。這樣?？煞糯蠡鶞?zhǔn)件的制造公差。其公 差不再受凸、凹模間隙大小的限制，制造容易，并容易保證凸、凹模間的間隙。 由于復(fù)雜形狀工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模和凹模磨損后，尺寸變化趨勢不同， 所以基準(zhǔn)件的刃口尺寸計算方法也不相同 6.2.3 沖孔刃口尺寸計算 查得沖裁刃口雙面間隙 Zmin=0.08mm, Zmax=0.12mm。未注公差的零件尺寸 按IT14級精度計算，查得x=0.5o 沖孔凸、凹模的制造公差可由下表查出： 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 <18 0.020 0.020 〉18~30 0.020 0.0

37、25 〉30~80 0.020 0.030 〉80~120 0.025 0.035 〉120~180 0.030 0.040 〉180~260 0.030 0.045 〉260~360 0.035 0.050 〉360~500 0.040 0.060 〉500 0.050 0.070 表6-2規(guī)則形狀（圓形、方形）沖裁時凸模、凹模的制造偏差（ mm 從上表可知： 。凸=0.020,仃凹=0.025, A =-0.52 校核： 。凸十仃凹=0.045mm〉Zmax-Zmin = 0.005mm 因此，凸、凹模采用配合加工方法。 則凸模刃口尺

38、寸由下式計算： d=9.96mm 凹模刃口尺寸按凸模尺寸配制，保證其雙間隙為 0.08?0.12mm, d =10.33mm 圖6-1沖孔凸模 6.2.4 拉深成形工作部分尺寸計算 拉深起伏見未注公差按IT14級計算，其偏差值可查表 6-1,得其極限偏差為 A = 0.62mm 0則凸、凹模的制造公差可按IT10級計算，其值可查得0.14mm。 拉深成形模的單邊間隙； Z=1.62+0.8*1=2.42 查得x=0.75 20mm翻邊凸，根據(jù)入體原則，則先計算凹模尺寸： D=19.75mm 凸模尺寸根據(jù)凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=15.

39、16mm 50mm成形件凸、凹模，根據(jù)入體原則，也先計算凹模： D=55.09mm 凸模尺寸根據(jù)凹模尺寸配制，凸、凹模采用配合加工方法： D=50.25mm 6.2.5 落料刃口尺寸計算：。 落料件尺寸①58.5mm的極限偏差由表6-1查出A=0.87mm。磨損因數(shù)查出 x=0.5。凹模的制造公差： .：=0.87 加=0.035 6 凸=0.025 則：凸模尺寸為：d=58.07mm 凹模尺寸：d=58.42mm 38 42嗎聲 ◎R00mllM ⑷“6 圖6-2落料凹模 第七章模具總體設(shè)計 7.1 模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用復(fù)合模

40、沖壓，所以模具類型為復(fù)合模具。 7.2 確定送料方式 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。如L （送料方向的凹模長度）< B （垂 直于送料方向的凹模寬度）時，采用縱向送料方式； L> B時，則采用橫向送料 方式；L=B時，縱向或橫向均可。就本模具而言，L=B其送料方式應(yīng)采用橫向送 料。 7.3 定位方式的選擇 由于該模具采用的是條料，控制條料送進方向采用導(dǎo)料柱和擋料銷協(xié)調(diào)作 用?？刂茥l料送進步距采用擋料銷。而第一件工件的沖壓位置因為條料長度有一 定余量，可以靠操作工目測來定。 7.4 卸料、出件方式的選擇

41、 模具是采用彈壓卸料板，還是采用固定卸料板，取決于卸料力的大小，其中 材料料厚是主要考慮因素。由于彈壓卸料模具操作時比固定卸料模具方便， 操作 者可以看見條料在模具中的送進動作，且彈壓卸料板卸料時對條料施加的是柔性 力，不會損傷工件表面，因此實際設(shè)計中盡量采彈壓卸料板， 而只有在彈壓卸料 板卸料力不足時，才改用固定卸料板。 7.5 導(dǎo)向方式的選擇 如采用縱向送料方式，適宜采用中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架（對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架也 可）；橫向送料適宜采用對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架： 而后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架有利于送料（縱 橫向均可且送料較順暢），但工作時受力均衡性和對稱性比中間導(dǎo)柱導(dǎo)套模架及 對角導(dǎo)柱導(dǎo)套模架差一些；四角導(dǎo)

42、柱導(dǎo)套模架則常用于大型模具； 而精密模具還 須采用滾珠導(dǎo)柱導(dǎo)套。本模具采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套模架，因為向橫向送料方式較適 合。 第八章沖模主要零件設(shè)計 8.1 模具材料的選擇 8.1.1 模具材料的處理 一模具材料的選擇是否正確不僅影響到模具使用壽命，也影響著制件的生產(chǎn) 質(zhì)量。應(yīng)該根據(jù)模具制造條件、模具工作條件、模具材料的基本性能等相關(guān)因素， 來選擇經(jīng)濟、先進、適用的模具材料。選材時必須兼顧模具使用性能要求。對于 冷沖模應(yīng)主要考慮鋼的強度、韌性和耐磨性。強度與韌性以及韌性與耐磨性之間 往往此消彼長。當(dāng)模具的主要失效方式是脆性開裂時可考慮選擇強度較低但韌性 更好的材料或制訂合理的熱處理工藝以改

43、善鋼的韌性，亦可根據(jù)實際情況選擇同 時具有高強度與高韌性的高級合金鋼。從兼顧韌性和耐磨性的角度除了整體合理 選材外，亦可考慮在保證韌性的同時，采用合理的表面處理以改善模具的耐磨性。 塑料模具鋼選用時要兼顧其在塑料成形溫度下的強度、 耐磨性和耐蝕性，同時還 應(yīng)考慮其加工性能和鏡面度。 熱處理不當(dāng)是導(dǎo)致模具早期失效的重要因素。熱處理對模具壽命的影響主要 反映在熱處理技術(shù)要求不合理和熱處理質(zhì)量不良兩個方面。 統(tǒng)計資料表明，由于 選材和熱處理不當(dāng)，致使模具早期失效的約占 70%。 8.1.2 Cri2鋼的性能 Cri2 鋼 C含量 0.9%?1.05%,Mn含量 0.8%?1.1%,Si 含

44、量 0.15%?0.35%, Cr 含量0.9%?1.2%,淬火溫度820?840C , HR8低于62,回火溫度140?160C, HRC6864。具有高淬透性、高硬度和耐磨性，淬火尺寸穩(wěn)定性好，變形小，并 有效好的韌性。 由于鴇形成碳化物，這種鋼在淬火和低溫回火后具有比銘鋼和 9SiCr鋼更 多的過剩碳化物和更高的硬度及耐磨性。止匕外，鴇還有助于保存細小晶粒，從而 使鋼獲得較好的韌性。所以由Cr12鋼制成的刃具，崩刃現(xiàn)象較少，并能較好地保 持刀刃形狀和尺寸。 但是，Cr12鋼對形成碳化物網(wǎng)比較敏感，這種網(wǎng)的存在，就使工具刃部有 剝落的危險，從而使工具的使用壽命縮短，因此，有碳化物網(wǎng)的鋼

45、，必須根據(jù)其 嚴(yán)重程度進行鍛壓和正火。這種鋼用來制造在工作時切削刃口不劇烈變熱的工具 和淬火時要求不變形的量具和刃具，例如制作刀、長沖裁模的工作零件對材料性 能特殊要求，沖裁模的刃口在工作時受到強烈的摩擦和沖擊， 所以其模具材料應(yīng) 該具有高的耐磨性、沖擊韌性以及耐疲勞斷裂性能。 由于該模具是用來沖裁復(fù)雜形狀的工件，采用材料 C門2,熱處理HRC5&60 8.2 沖孔凸凹模的設(shè)計 8.2.1 凸模、凹模的固定形式 如圖8—1所示、圖a、b、g、h是直接固定在模板上的，其中圖 b、h — 般用于小型和大列零件，圖a、s常用于沖壓數(shù)量較少的簡單模；圖 c、i所示 凸模（凹模）與周走板用H7

46、/m6配合.上面留有臺階，這種形式多在零件形狀簡 單、板材較厚時采用；固d所示是采用怫接，凸模上無臺階，全部長度尺寸形 狀相同，裝配時上面怫開然后磨平。這種形式適用于形狀較復(fù)雜的零件，加工 凸模時便于全長一起磨削，圖J所示是僅靠H7/r6配合固緊，一般只在沖壓小 件時使用；圖e、f、k所示是快速更換凸模（凹模）的固定形式。對多凸模（凹模） 沖模，其中個別凸模（凹模）特別易壞.需經(jīng)常更換，此時采用這種形式更換易 損凸模（凹模）較方便。 Ei h】 I) j) 圖8-1凸模、凹模的固定形式 本設(shè)計采用圖（h） 8.2.2 落料凹模刃口形式 凹模刃口通常有如圖8-2所示

47、的幾種形式 圖8-2凹模的刃口形式 圖a的特點是刃邊強度較好該刃口形式的特點是刃邊強度較好，刃磨后工 作部分尺寸不變，但洞口易積存廢料或制件，推件力大且磨損撒，刃磨時磨去的 尺寸較多。一般刃磨后工作部分尺寸不變，但洞口積存廢料或制件，推件力大 且磨損大，刃磨時磨去的尺寸較多。一般用于形狀復(fù)雜和精度要求較高的制件， 對向上出件或出料的模具也采用此刃口形式。 圖b的特點不易積存廢料或制件，對洞口磨損及壓力很小，但刃邊強度差。 且刃磨后尺寸稍有增大，不過由于它的磨損小，這種增大不會影響模具壽命。一 般適用于形狀較簡單、沖裁制件精度要求不高、制件或廢料向下落的情況。 圖c、d與圖b相

48、似，圖c適用于沖裁較復(fù)雜的零件；圖d適用于沖裁薄料 和凹模厚度較薄的情況。 圖e與圖a相似，適用于上出件或上出料的模具。 圖f適用于沖裁0.5mm以下的薄料，且凹模不淬火或淬火硬度不高（35? 40HRC,采用這種形式可用手錘打斜面以調(diào)整間隙， 直到試出滿意的沖裁件為止。 第九章標(biāo)準(zhǔn)件的選擇 9.1 模架及模柄的選擇 根據(jù)主要零件的結(jié)構(gòu)、外形尺寸及卸料裝置的尺寸，選取后側(cè)導(dǎo)柱模架，根 據(jù)《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 2851.6—1990取凹模周界Do=160mm*250mm,始 用最小閉合高度180mm,最大閉合高度225mm。上模板厚H=45mm,下模板厚 H=55mm,材料 HT

49、200。 根據(jù)凸模的形式及卸料的要求，根據(jù) JB/T7646.3選擇凸緣模柄。 9.2 導(dǎo)料柱的選擇 考慮P小于料厚，所以卞g據(jù)JB71-85選才? M10X80選用材料為45號鋼。 9.3 推桿的選擇 按照 Jb2867.3-81 選擇帶肩推桿 JB/T7650.1 B8X 110 9.4 導(dǎo)柱，導(dǎo)套的選擇 根據(jù)選擇的模架來選擇導(dǎo)柱，導(dǎo)套。導(dǎo)柱，導(dǎo)套為配合選擇 導(dǎo)柱：GB2861.1-81 導(dǎo)套：GB2861.1-81 9.5 模柄的選擇 根據(jù)所選擇的壓力機來選擇模柄 GB2862.8-81 9.6 連接推桿的選擇 推桿的作用是實現(xiàn)推板和頂出器的傳動，根據(jù)模具總壓力考

50、慮選擇 GB2867.3-81 選用材料 Q235。 第十章繪制模具總圖及裝配圖 1,下模架2,導(dǎo)柱3,導(dǎo)套4,上模架5,彈簧6,墊板7,螺釘8,模柄9,螺釘10, 打料銷11,打料板12,打桿13,沖孔凸模14,卸料器15,翻邊凸模16,拉深凸模17, 落料拉深凸凹模 18,落料凹模19,頂料銷20,壓板21,橡膠22,推桿23,螺釘24, 限位螺釘25,卸料板26,卸料螺釘