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1、 泉州信息職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文 冷沖壓壓圈復合設計 院 （系）： 機械工程系 專 業(yè): 模具設計與制造 屆 別： 2009級 學 號： 姓 名： 指導老師： 完成時間： 2012-4-10

2、 泉州信息學院教務處印制 摘要 冷沖壓也稱板料沖壓，是塑料加工的一種基本方法，一般以金屬板料為原料，利用壓力機上的模具作往復運動，在常溫下對金屬施加壓力，使板料產生塑性變形已達到預定的形狀尺寸。 本課程設計對一個簡單沖壓件工藝進行了分析，并設計了單工序落料模具及主要零部件，在這個課程設計中詳細介紹了沖裁件從排樣到模具結構設計，再到裝配的整個過程，通過這一簡單的例子讓我們知道了什么是冷沖壓工藝。 關鍵詞：沖壓件；排樣設計；模具結構；裝配 目錄 第一章 緒論…………………………………………………………… 5 1.1沖壓工

3、藝概述…………………………………………… 5 1.1.1沖壓工藝的簡介………………………………………… 5 1.1.2沖壓工藝的發(fā)展………………………………………… 5 1.2工藝方法的確定………………………………………… 6 1.2.1沖裁件的結構尺寸……………………………………… 6 1.2.2沖裁件的精度…………………………………………… 7 1.2.3材料分析………………………………………………… 7

4、 1.2.4確定沖裁件工藝方案及模具形式……………………… 7 1.2.5方案比較………………………………………………… 7 1.2.6有關設計………………………………………………… 7 第二章 復合沖壓模具設計與制造………………………… 7 2.1沖裁件的工藝設計……………………………………… 7 2.1.1 凹凸模間隙的選擇……………………………………… 7 2.1.2沖裁間隙分類…………………………………………… 8 2.1.

5、3沖裁間隙對沖裁件的影響……………………………… 8 2.1.4間隙對尺寸精度的影響………………………………… 8 2.1.5間隙對沖裁件的影響…………………………………… 8 2.1.6間隙對模具壽命的影響………………………………… 8 2.1.7確定合理間隙的理論依據……………………………… 8 2.1.8合理間隙的選擇………………………………………… 9 2.2凹凸模制造方法及刃口尺寸計算………………… 9

6、 2.2.1凹凸模的制造方法……………………………………… 9 2.2.2凹凸模刃口尺寸的計算………………………………… 9 2.3排樣…………………………………………………………… 11 2.3.1排樣的意義……………………………………………… 11 2.3.2排樣的方法……………………………………………… 12 2.3.3搭邊、進距計算………………………………………… 12 2.4沖壓力的計算及選擇壓力機……………………… 14

7、 2.4.1沖壓力的計算…………………………………………… 14 2.4.2卸料力與推件…………………………………………… 14 2.4.3壓力中心的確定………………………………………… 15 2.5沖裁模主要零件的設計…………………………… 17 2.5.1凹模設計……………………………………………… 17 2.5.2凸模設計……………………………………………… 19 2.5.3凸凹模設計……………………

8、……………………… 21 2.5.4定位零件的確定………………………………………… 22 2.5.5卸料與腿料裝置………………………………………… 24 2.5.6模座、導向零件………………………………………… 26 2.5.7鏈接與固定零件………………………………………… 30 2.6沖裁模主要零件加工工藝過程…………………… 33 2.7總裝圖…………………………………………………………37 致謝語……………………………………………………………………… 41

9、 參考文獻…………………………………………………………………… 42 第一章 緒論 1.1沖壓工藝概述 1.1.1沖壓工藝簡介 沖壓是塑性加工的一種基本方法之一，它是利用安裝在壓力機上的模具，在室溫下對材料施加壓力使其產生變形或分離，從而獲得具有一定形狀，尺寸和精度的制件的一種壓力加工方法。因為它主要用于加工板料制件，所以也稱板料沖壓。在機械加工中是一種高效率的加工方式。 沖壓廣泛用于金屬制品各行業(yè)中，尤其在汽車、儀表、軍工、家用電器等行業(yè)中占有極其重要的地位。 沖壓工藝有如下特點 1. 能沖出其它加工難以加工或無法加工的形狀復雜的零件，比如，從儀器儀表小零件到汽車覆

10、蓋件、縱梁等大型零件，均有沖壓加工完成 2. 沖壓件質量穩(wěn)定，尺寸精度高。由于沖壓工藝是有模具成型，模具制造精度高，使用壽命長，故沖壓件質量穩(wěn)定，制品互換性好，尺寸精度一般可打到T10 ~T14級，最高可達到T16級，有的制件不需要安裝，便可滿足裝配和使用要求。 3. 沖壓件具有重量輕、強度高、剛性好、表面粗糙度小等特點。 4. 沖壓加工生產效率極高，沒有其它任何一種機械加工方法能與之相比。比如，汽車覆蓋件這樣的大型沖壓件的生產效率，可達每分鐘數件；高速沖壓小型制件，可達每分鐘上千件。 5. 材料利用率高，一般為70%~80%，因此沖壓件能實現少廢料或無廢料生產，在某種情況下，邊角余

11、量也可以充分利用 6. 操作簡單，便于組織生產，易于實現機械化和自動化生產。對操作人員的素質要求不高，新工人經短期培訓就便能上崗操作。 7. 沖壓的特點是模具制造時間長、制造成本高，故不適于單件小批量生產，另外，沖壓生產多采用機械壓力機，由于滑塊往復運動快，手工操作時；勞動強度大，易發(fā)生事故，故必須特別重視安全生產、安全管理以及采取必要的安全技術措施。 8. 沖壓模設計需要很強的想象力和與創(chuàng)造力，對于模具的設計者和制造者無論在理論、經驗、創(chuàng)造力方面都有很高的要求。 1.1.2沖壓模具的發(fā)展 近年來，我國沖壓模具水平已有很大的提高，大型沖壓模具已能生產單套重量達50多噸的模具，為中檔轎

12、車配套的覆蓋件模具內也能生產了，精度達到1~2Um，壽命2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙達到Ra小于1.5UM的精沖模，大尺寸精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。 1. 模具CAD/CAM技術狀況 我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年的歷史，由原華中學院和武漢733廠于1984年共同完成的精沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具CAD/CAM系統(tǒng)。由華中學院和北京模具廠等與1986共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。20世紀90年代以來，國內汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用CAD/CAM技

13、術。國家科委863計劃將東風汽車公司作為CIMS應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)汽車車身與覆蓋模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。 2模具設計與制造能力狀況 在國家產業(yè)政策的正確領導下，經過幾十年努力，現在我國沖壓模具的設計和制造能力已達到較高的水平，包括信息工程和虛擬技術等許多設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用 雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需求、要與國際先進水平相比能有較大差距。這一些主要表現在高檔轎車和大中型汽車的覆蓋件模具和搞精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大的差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度

14、大質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定差距。 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷的提高和完善，高精度，高效益加工設備的使用越來越廣泛，高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用越來越多。NC、DNC的技術使用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工，這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 1.2沖裁件工藝分析 1.2.1沖裁件的結構尺寸 壓圈 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應性。在一般

15、情況下，對沖裁件工藝性影響最大的是制件的結構形狀、精度要求、形位公差及技術要求等。沖裁件的工藝性合理與否，影響到沖裁件的質量、模具壽命、材料消耗、生產率等。 壓圈形狀簡單、外形結構對稱。在沖裁是零件的孔與孔之間，孔與邊之間均受模具強度和沖裁質量的制約，為了避免沖孔是凸模受水平推力而不被拆斷，所以該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證，其生產批量等情況。也均符合沖裁的工藝要求，故壓圈也符合沖裁的工藝要求。 1.2.2沖裁件的精度分析 從設計課程要求看公差等級要達到IT11級。所以經濟精度可以用沖裁得到，該零件的斷面粗糙沒有特別要求。零件的厚度為0.2mm，可采用普通沖裁（斷面粗糙可

16、達到3.2um-12.5um）就可以達到圖紙要求。 1.2.3材料分析 QSn4-4-2.5經退火處理后，其抗剪強度為125~550MPa，其抗拉強度為294~490MPa，其伸長率為5%~35%適合于做壓材料。 1.2.4確定沖裁工藝發(fā)案及模具形式 綜上所述，該精度要求不高，尺寸不大，形狀不復雜，生產量為大批量生產，材料厚度為，t=0.2mm,且尺寸精度無要求，采用手工送料，剛性卸料，自動漏料，導料銷導料的沖孔漏料復合沖裁模具結構形式。、 1.2.5方案比較 方法一：沖孔—落料 方法二：落料，沖孔（復合） 方法三：落料，沖孔（連續(xù)） 方案一：單工序模，先沖孔在落料保

17、證一定的精度，但主要適用于生產量較小或單件生產，生存率較低，且多了一模具，生產周期長。 方案二：避免了多次定位的結構，并在沖裁過程中可以壓料，工件較平整，較單序?？s短生存周期。 方案三：根據生產量，模具可以采用連續(xù)模，但是連續(xù)模的結構復雜，對制造精度的要求高，連續(xù)模比較生產周期長，成本高，維護也困難。 經過比較分析壓圈的沖壓模具設計采用方案二。 1.2.6有關設計 壓圈由落料沖孔單工步成型，只需設計落料沖孔復合模，壓圈生產過程由于結構廢料較多，原材料的利用率較低，而模具費用的份額比例較大，這樣要求模具的結構簡單，生產率高，落料沖孔復合模設計成一模一腔。復合模采用倒裝結構，沖孔廢料直接

18、由沖孔凸模從凸凹模內孔推下，卸料可靠，操作安全方便，生產效率高，并為機械化出件提供有利條件，應用十分廣泛 第二章 復合沖壓模具設計與計算 2.1沖裁件的工藝設計 2.1.1凹凸模間隙的選擇 沖裁間隙指凹凸刃口間隙的距離。沖裁間隙是沖壓工藝和模具設計中的重要參數，它是直接影響沖裁件的質量、模具壽命和力能的消耗，應根據實際情況和需要合理的選用。沖裁間隙有單面間隙和雙面間隙之分。 2.1.2沖裁間隙分類 隙分為I類間隙（小間隙）、II類間隙（中等間隙）、III類間隙（大間隙根據沖裁尺寸精度、剪切質量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間）。 2.1.3沖裁間隙對沖裁件的

19、影響 1、間隙過小時，由凹模刃口處產生的裂紋在繼續(xù)加壓的情況下將產生二次剪切，繼而被擠入凹模。這樣，制件端面中部留下撕裂面，而兩頭出現光亮帶，在端面出現擠長的毛刺。雖毛刺長但易去除，只要中間裂紋不是很深，仍可用。 2、間隙過大時，材料的彎曲和拉伸增大，拉伸應力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮帶減小，圓角與斷裂都增大，毛刺大而厚，難去除。所以隨著間隙的增大，制件的斷裂面的傾斜度的增大，毛刺增高。 2.1.4間隙對尺寸精度的影響 當凹、凸模間隙過大時，材料所受拉伸作用增大。沖裁完后，材料的彈性恢復使落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔孔徑大于凸模直徑。此時穹彎的彈性恢復方向與其相反，鼓薄板

20、沖裁時制件尺寸偏差減小。在間隙較小時，由材料受凹。凸模擠壓力大，故沖裁完后，材料的彈性恢復使落料件尺寸增大，沖孔孔徑減小。 2.1.5間隙對沖裁力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉力也增大，材料容易斷裂，因此沖裁力減小。但是繼續(xù)增大間隙時，會因此凹、凸模刃口處產生的裂紋不重合，沖裁力減小。 由于沖裁間隙過大時，會使沖裁件的光亮面減小，落料尺寸小于凹模尺寸，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或頂件力也隨之減小。但是，間隙繼續(xù)增大時，因為 毛刺增大，引起卸料力、頂件力也隨之增大。 2.1.6間隙對模具壽命的影響 沖裁模具的壽命通常以保證獲得合格產品時的沖裁次數來表

21、示。沖裁過程中模具的失效形式一般有：磨損、變形、崩刃和凹模刃口漲裂四種。 間隙增大時可使沖裁力、卸料力等減小，因而模具的磨損也減??；但當間隙繼續(xù)增大時，卸料力增大，又影響磨具磨損，一般間隙為（10%-15%t）時磨損最小模具壽命較高。間隙小時，落料間梗塞在凹模洞口的漲裂力也大。 2.1.7確定合理間隙的理論依據 由以上所述可見，凸、凹模對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命等都有很大影響。因此，在設計和制造模具有個合理間隙值，以保證沖裁件的斷面質量好，尺寸精度高，所需沖裁力小，模具壽命高，生產中長選用一個適當的范圍作為合理間隙。這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Zmin,最大值

22、稱為最大合理間隙Zmax。設計與制造新模具時采用最小合理間隙值。 確定合理間隙的理論根據是以凸、凹模刃口處產生的裂紋相重合為依據?？梢杂嬎愕玫胶侠黹g隙值，計算公式如下： Z=2t(1-ho/t)tanB 由上式可看出，間隙z與材料厚度t、相對切入深度ho/t及破裂角B有關。對硬而脆的材料，ho／t有較小值時，則合理間隙值較大。對軟而韌的材料，ho/t有較大值時，則合理間隙較小。板厚越大，合理間隙越大。 由于理論計算生產中不便使用，故目前廣泛使用的是經驗數據。 2.1.8合理間隙的選擇 表2-1常

23、用金屬材料的沖裁初始間隙（雙面） 材料 厚度 低碳鋼，銅，紫銅 中碳鋼，杜拉銅 高碳鋼，不銹鋼 最小值 ΔΖ 最小值 ΔΖ 最小值 ΔΖ 0.2 0.010 +0.010 0.012 +0.010 0.014 +0.010 0.3 0.015 0.018 0.021 0.4 0.020 0.024 0.028 0.5 0.025 0.035 0.6 0.030 +0.020 0.036 +0.020 0.042 +0.020 0.7 0.035

24、0.042 0.049 Zmax=Zmin+Δz，由表可知，此復合模的最小雙面間隙為Zmin=0.010mm，最大雙面間隙為Zmax=0.020mm 2.2凹凸模制造方法及刃口尺寸計算 2.2.1凹凸模的制造方法 凸、凹模的加工方法有兩種：凸、凹模分開加工和凸、凹模配合加工方法。 當凸、凹模分開加工時，模具具有互換性，便于模具成批量生產，但精度要求高，制造困難，相應的會增加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復雜的、非圓形的模具，制造簡單，成本低。 鑒于上述分析，就零件圖所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工、 2.2.2凹凸模刃口尺寸的計算 模

25、具刃口尺寸精度等級是影響沖裁件尺寸精度等級的主要因素，模具的合理間隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度來保證的。因此，在確定凹、凸模工件部分尺寸及其制造精度時，必須考慮到沖裁變形規(guī)律、沖裁件精度等級、模具磨損和制造特點等。 （1） 落料時，先確定凹模工作部分，其大小應取接近于或等于工件的最小極限尺寸，以保證磨損到一定尺寸范圍內，仍能沖出合格工件。凸模公稱尺寸比凹模公稱尺寸小一個合理間隙值。 （2） 沖孔時，先確定凸模工作范圍內，仍能沖出合格工件。凹模公稱尺寸應比凸模公稱尺寸大一個合理間隙值。 （3） 對于落料件，一般標準單向負公差。假定工件的尺寸為D，工件公差為Δ,則工件尺寸就是D 。沖孔件的

26、工差一般為單向正公差，假定沖孔件的公稱尺寸為d，工件公差為Δ，則沖孔件公差為d。若工件尺寸標注有正負公差，則應將正負偏差換成上述要求的等價的正負公差，若沒有工件沒有標注公差，則工件公差按國家標注非配合尺寸IT14級來處理。 凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模），然后根據制好的凸模（或凹模）的實際尺寸，配合凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理間隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做為基準件，它的工作部分的尺寸作為基準尺寸，而與它配做凹模（或凸模），只需要在圖紙上標明相應部分的凸模公稱尺寸（或凹模公稱尺寸），說明“XX尺寸按凸模（或凹模）配做，每邊保證間隙XX”。這樣

27、基準件的制造公差δp（或δd）的大小就不在受凸、凹模間隙大小的限制，是模具制造容易。一般基準件的制造公差δp（或δd）=Δ/4。 1. 落料時應以凹模為基準，在后配合做凸模。落料凹模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變三種情況。 凹模磨損后增尺寸增大時，凹模尺寸按公式Dd=（D﹣χΔ）計算，其中系數X按照IT11精度等級取值x=0.75。 尺寸φ55在磨損后增大，Δ=0.19mm,化為55.059 Dd=(D﹣χΔ)=（55.095－0.750.19） =54.9525 尺寸R10在磨損后增大,Δ=0.09mm,化為10.045 Err

28、or! No bookmark name given.Error! Reference source not found. Dd=(D﹣χΔ) =(10.045－0.750.09) =9.9775 2. 沖孔 落料時應以凸模為基準，在后配合做凹模。落料凸模磨損后，刃口尺寸的變化有增大、減小、不變三種情況。 凸模磨損后尺寸減小時，凸模尺寸按公式計算，其中系數X按精度IT11精度等級取值x=0.75。 尺寸35在磨損后減少，=0.16，化為 =(34.92+0.750.16)

29、 = 尺寸φ8在磨損后減少，Δ=0.09mm，化為 尺寸φ6在磨損后減少，Δ=0.09mm，化為 尺寸φ2在磨損后減少，Δ=0.06mm，化為 凸模磨損后尺寸不變的有70，按=L 或=L計算 =70=700.0238 2.3排樣 2.3.1排樣的意義 在大量和大批生產時

30、，原始毛坯材料在沖壓零件的成本中占60%以上，因此節(jié)約材料和減少廢料（既材料的經濟利用率）具有很重要的意義。 沖裁件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣的合理與否影響材料的經濟利用，還會影響到模具結構與壽命、生產公差等級、生產操作方便與安全等。因此，排樣是沖裁工藝與模具設計中很重要的工作。 2.3.2排樣的方法 同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。采用最佳排樣方法，應使工藝廢料最少。材料利用率高。根據零件外形特征，排樣的形式可分為直排、斜排、對排、混合排、多排及沖裁搭邊等。 根據零件的形狀特點，選用如下的排樣方式，每次沖壓過程沖出一個零件。 排樣方式與零件在板料上的排布如下圖

31、： 圖2-1零件排布圖 2.3.3搭邊、進距計算 1.搭邊 排樣時工件與工件之間及工件與條料之間留下的余料稱為搭邊及側搭邊。搭邊使工作沿整個周邊封閉沖裁時補償送料的誤差，并將其在模具上定位，以保證沖裁出完整的工件。搭邊還可以保持條料有一定的剛度和強度，便于送進模具內。 搭邊值要合理確定。搭邊值過大，材料利用率低。搭邊值過小，在沖裁中將會被拉斷，造成送料困難，且使工件生產毛刺，有時還會拉入凸模和凹模間隙中，損壞模具刃口，降低模具壽命。 表2-2 搭邊值的經驗值 卸料板形式 條料厚度

32、 搭邊值 a A1 彈 性 卸 料 板 ＞0.25 1.5~2.5 1.8~2.6 ＞0.25~0.5 1.2~2.2 1.5~2.5 ＞0.5~1.0 1.5~2.5 1.8~2.6 ＞1.0~1.5 1..8~2.8 2.2~3.2 ＞1.5~2.0 2.0~3.0 2.4~3.4 固 定 卸 料 板 0~0.25 2.2~3.2 ＞0.25~0.5 2.0~3.0 ＞0.5~1.0 1.5~2.5 ＞1.0~1.5 1.8~2.8 ＞1.5~2.0 2.0~3.0 搭邊值一般由經驗確定，如表2-2所示。 根據表

33、，可取a=1.8mm a1=2.5mm。 排樣方式與搭邊值決定后，條料的寬度與進距也可以決定。 條料寬度的確定與模具是否采用側壓裝置或側刃有關。 本設計采用無側壓裝置，其條料寬度的確定;條料在送進過程中可能沿導料板的一側，也可能沿另一側;條料導向面的變化將使側搭邊值減小，為保證最小側搭邊值，條料寬度應加大些： 條料的寬度的計算： B—條料的公稱寬度，mm D—垂直于送料方向尺寸，mm a1—側搭邊，mm

34、 bo—條料與導料板間的間隙，見表2-3 △ —條料寬度的公差，見表2-3 表2-3剪切條料公差及導料板與條料間的間隙值（mm） 條料的寬度的公稱尺寸為B=60.5mm 2.進距 進距是每次將條料送入模具進行沖裁的距離，進距的計算與排樣方式有關，進距是決定擋料銷位置的依據。 此工序為落料沖孔復合模，零件的進距A的計算公式為： A=B+a 式中 B—平行與送料方向工件的寬度； A沖裁之間的搭邊值。 進距 A=B+a=62.87+1.8 =64.67mm

35、 2.4沖壓力的計算及選擇壓力機 2.4.1沖壓力的計算 計算沖壓力的目的是為了選用適合的壓力機、設計模具和檢驗模具強度。壓力機的噸位必須大于沖裁力。 一般平刃口模具沖裁時，沖裁力可按下式計算： P=KFζ=KLTζ 式中 P——沖裁力，N; F——沖切斷面積，mm2； L——沖裁周邊長度，mm； t——材料厚度，mm； ζ——材料抗剪強度，MPa；08鋼的抗剪強度為216～304MPa; k——安全系數，一般K=1.3，考慮到模具刃口的磨損，凸凹

36、模間隙的波動，材料機械性能的變化，材料厚度和偏差等因素。 在沖裁高強度或厚度大、周邊長的工件時，所需的沖裁力較大，如果超過現有壓力機噸位，就必須采取措施降低沖裁力，主要有協(xié)刃模具沖裁、階梯模具沖裁和加熱模具沖裁幾種方法。 1) 計算P落料 P落料=KLtζ=1.3X(30.13X4+55/2X∏/3X2)X0.2X400 =18521.36N 2) 計算P落料 P沖孔=KLtζ=1.3(6+2X2+35/2X340/360+∏X8X2)X0.2X400

37、 =7983.85N P= P落料+P沖孔=18521.36+7983.85 =26505.21N=27KN 2.4.2 卸料力與推件力的計算 沖裁結束后，由于彈性變形的恢復，會使工件卡緊早凸模或凹模上，必須施加外力，將其取下。 卸料力：將緊箍在凸模上的料卸下所需的力 推件力：將卡在凹模中的工件推出所需的力 表2-4卸料力、推件力的因數 沖裁材料 K卸 K推 K頂 紫銅黃銅 0.02～0.06 0.03～0.09 鋁、鋁合金 0.025～

38、0.03～0.07 鋼 材厚度 料mm ～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 0.10 0.065 0.050 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 卸料力和推件力是由壓力機和模具的卸料和推件裝置獲得的。在選擇壓力機噸位和設計模具時要根據模具結構來考慮卸料力、推件力與頂件力的大小，并作必要的計算。影響這些力的因素較多，生產中，常用下列經驗公式計算：

39、 P卸=K卸P P推=K推nP K卸、P推——卸料因素、推件因素（其值見表2-4） P——沖裁力，N； n——卡在凹?？變鹊墓ぜ?，n=h/t(h為凹模刃口直高度，t為工件材料厚度)。 卸料力 P卸=K卸P=0.04X27=1.08KN 推件力 P推=K推nP=0

40、.05X210.35KN 2.4.3.壓力中心的確定 沖裁力合力的作用點稱為沖模壓力中心。 沖模壓力中心的確定過程如下； 1） 按比例繪出凸模工作部分外形； 2） 0任意選定坐標軸X-Y。坐標軸的選定應使計算簡便； 3） 計算各圖形輪廓周長：L1、L2、L3、L4…Ln(代替沖裁力)，以及各圖形重心坐標；（x1,y1），(x2,y2),(x3,y3),(x4,y4)…(xn,yn)； 4） 根據‘合力對某軸的力矩等于各分力對同軸力矩的和’的力學原理，得到沖模壓力中心坐標計算公式為： L1x1+l2x2+L3x3+L4x4+…

41、+Lnxn X0= L1+L2+L3+L4+…+Ln YO=L1y1+L2y2+L3y3+L4y4+…Lnxn L1+L2+L3+L4+…Ln 此外還可以利用CAD,PRO/E等繪圖軟件分析壓力中心，經CAD分析可知，壓力中心如圖所示 4.沖裁功的計算 A≈0.5Pt 式中 A——成形過程的功，Nm

42、 P——成形工藝力輔助工藝力之和，KN T——-沖裁料厚度，mm P=P沖+P卸+P推=27+1.04+1.35=29.39KN≈30KN 沖裁功 A=0.5Pt=0.5X30X0.2=3Nm 2選擇壓力機 沖壓設備的正確選擇及合理使用將決定沖壓生產能否順利進行，并與產品、模具壽命、生產效率、產品成本等密切相關。 1. 壓力機的選擇原理 沖壓社設備的選擇主要是根據沖壓工藝性質、生產批量大小、沖壓件的形狀、尺寸及精度要求等因素來決定的。沖壓生產中常用的設備種類很多，選用設備時主要考慮下述因素： （1

43、）.沖壓設備的類型和工作形式是否適用于應完成的工序，是否符合安全生產和環(huán)保的要求。 （2）.沖壓設備的壓力和功率是否滿足應完成任務工序的要求。 （3）.沖壓設備裝模高度、工作臺尺寸、行程等是否適合應完成工序收使用的模具。 （4）.沖壓設備的行程次數是否滿足生產率的要求等。 2.選擇壓力機 一般情況下所選壓力機的標稱壓力大于或等于成型工藝力和輔助工藝力總和的1.3倍，對于工作行程小于標稱壓力行程的工序也可直按壓力的標稱壓力選擇設備。 因此壓力機的標準壓力必須大于沖載力p=27KN。根據以上參數選用J23-6.3型開式壓力機。其的部分技術參數如下表所示：

44、 表2-5J23-6.3型開式壓力機部分技術參數 公稱壓力/KN 滑塊行程/mm 行程次數/(次/min) 最大閉合高度/mm 閉合高度調節(jié)量/mm 63 35 170 170 40 工作臺尺寸/mm 模柄孔尺寸/mm 電動機功率/KW 前后 左右 直徑 深度 0.75 200 310 ∮30 55 由壓力機的參數可知壓力機的封閉高度 Hmax=170mm

45、 Hmin=130 模具的封閉高度： （Hmax-5）mm≥H≥(Hmin+10)mm (170-5)≥H≥(130+10) 165≥H≥140 2.5沖裁模主要零件的設計 2.5.1 凹模設計 1.凹模的刃口形式 凹模的刃口形式有直壁刃口凹模（如圖2-3a,b）和錐形刃口凹模（如圖2-3c,d） a) 型一般適用于非圓形工件。 b) 型適于圓形工件，需將工件或廢料頂出的模具

46、或復合沖裁模。 錐形刃口凹模刃口強度較低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般對工件尺寸和凹模的壽命影響不大。工件或廢料很容易從凹?？變嚷湎拢變炔灰追e聚工件或廢料，孔壁所受的摩擦力及障裂力小，所以凹模的磨損及每次修磨量小。錐形刃口凹模適用于形狀簡單，公差等級要求不要，材料較薄的工件。 沖孔落料復合模凹模采用直壁刃口形式（b）。 圖中凹?？仔蛥等缦卤硭荆? 材料厚度t/mm 主要參數 h/mm ＜0.5 ≥4 15 2 0.5~1 ≥5 1.0~2.5 ≥6 2.凹模輪廓尺寸 凹模的輪廓尺寸應保證有足夠的強度和剛度。凹模的輪廓尺寸，因其結構形式

47、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。在實際生產中，一般根據沖裁材料的厚度，按經驗公式作概略的計算。一般情況凹模的輪廓尺寸可按如下得經驗公式確定。 凹模厚度： H=kb (須≥15mm) 凹模壁厚： C≥(1.5～2.0)H（須≥30～40mm） 凹模刃口線為直線時，取C 為尖端狀或具有復雜形狀時，取C≥2.0H 式中 b——沖裁件的最大外形尺寸，mm K——系數，查表2-7

48、 表2-7系數k值 b/mm 0.5 1 2 3 ＞3 50~100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 100~200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 板料的厚度t=0.2mm，取k=0.2，則凹模厚度： H=Kb=0.280.62=16.124mm 取H=17mm 凹模壁厚 C≥(1.5～2.0)H=25.5～35mm 取c=35mm 則模具的外形尺寸為

49、 B1=2C+b1=70+55=125mm B2=2C+b2=70+80.62=150.62mm 取B2=160mm 選取沖壓模具尺寸為：160mm125mm17mm 凹模固定螺釘的大小如下表所示： 表2-8凹模厚度與螺釘的大小 凹模厚度/mm ≤13 ＞13~19 ＞19~25 ＞25~32 ＞32 螺孔大小/mm M4、M5 M5、M6 M6、M10 M8、M10 M10、M12 根據表2-8選用M10內六角螺釘。

50、 落料凹模 2.5.2 凸模設計 凸模固定端與模座直接接觸時，當單位壓力超過模座材料的許用壓力時，模座表面就會損傷，為此應在凸模頂端與模座之間加一粹硬墊板。通常凸模固定端面的壓力超過80—90MPa時（模座材料采用鑄鐵）或壓力超過80—120MPa(模座材料為Q235)時需要加墊板。 沖壓過程中的凹凸模最小壁厚為a=5mm，查表2-10可知最小壁厚為3.8mm 料厚/mm 0.4 0.6 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 最小壁厚a/mm 1.4 1.8 2.3 2.5 2.7 3.2 3.8

51、最小直徑D/mm 15 18 21 1.凸模的長度 L≤H1+H2+H3+h H1——凹模的高度，mm H2——凸模固定板的高度，mm; H3——增加長度，mm; h ——附加長度，mm L=14+30+2+16=62mm 2．凸模強度的校核 一般情況下，凸模的強度是足夠的，所以沒必要作強度校驗。又因本設計的凸模直徑而長度短，故凸模強度不再校驗。 非圓形凸模 2.

52、5.3凸凹模設計 2.5.4定位零件的確定 定位零件（裝置）的作用是保證坯料的正確送進及在沖模中的正確位置。 使用條料時，保證條料送進導向的零件有導料板，導料銷等。導料銷一般用兩個，壓裝在凹模上的固定式，在卸料板上的為活動式。導料銷多用于單工序模和復合模。 擋料銷是用來限制條料送進步距，抵住條料的搭邊或工件輪廓的零件，起定位作用。擋料銷分固定擋料銷和活動擋料銷。 為保證導料銷與凹模刃口間的距離，導料銷選用擋料銷的形式。 活動擋料銷的結構尺寸 導正銷

53、2.5.5卸料與腿料裝置 1. 卸料裝置 卸料裝置的主要作用是把材料有凸模上卸下，有時也可作壓料板，以防止材料變形，并能幫助送料導向和保護凸模。卸料裝置有剛性和彈性卸料和廢料切刀等形式。固定卸料板結構簡單，但卸料力大，卸料可靠，但沖壓時坯料得不到壓緊。彈性卸料板卸料力小，但沖壓時可兼起壓料作用，一般用于材料厚度小于1.5mm的沖裁。故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件。 卸料半選用彈性卸料版，彈性材料選擇橡膠。卸料板的厚度與凹模度有關，其值如下： 材料厚度 t/mm 卸料板寬度B/mm ≤50 ＞50~80 ＞80~125 ＞125~200 ＞200 ≤0.8 8

54、 10 12 14 16 ＞0.8~1.5 10 12 14 16 18 則卸料板的厚度選擇14mm。 卸料板 推件塊 2. 推件裝置與打料裝置 頂料裝置則大多采用彈性的，通常有頂料，頂件塊和裝在下模底下的彈頂件器等所組成。彈頂器的頂件力有彈簧或橡皮所產生，這種結構的頂件力容易調節(jié)，工作可靠，沖裁件的平直度高。但在操作中，彈簧或橡皮受到經常變化的壓力，產生疲倦，彈性容易減弱。 頂件裝置采用彈簧頂件裝置，頂件器在自由狀態(tài)下高出凹模面0.2—0.5mm。 打料裝置有打，打板等組成，留在凹凸模中的沖孔廢料由打桿推出。 打桿 2.5.

55、6模座，導向零件 1.模座 模座選用后側導柱標準模座，上模座厚度H1=35mm，下模模座厚度H2=40mm。 2導向零件 導向零件是指上，下模的導向裝置零件。對于生產量大要求模具壽命長，工件精度高的沖裁模，一般采用導向模具，以保證上，下模的精確導向。 導向裝置結構有滑動導柱導套結構和滾動導柱結構?；瑒訉еY構是常用的結構，這種結構加工方便，易于標注化，但承受側壓力的能力差?；瑒訉еY構四角，后側，中間，對角導柱導套結構。 后側導柱模架可用于沖裁寬度大的條料，送料和操作比較方便，但由于導柱裝在一側，沖壓是容易產生偏心力矩，影響模具壽命和工件質量，適

56、用于中等程度及公差等級要求一般的中，小型工件。中間和對角導柱模架不會引起偏斜，有利于延長模具是，壽命和改善質量。但條料寬度受導柱距離的限制，因此常在復合或工件公差等級要求較高是采用。對角導柱模架長用連續(xù)模。四導柱模架用于公差等級要求高的工件。導套，導柱采用H7/r6。 導套與導柱 2.5.7鏈接與固定零件 1. 模柄 中小型沖模通過模柄將上模柄固定在壓力機的滑塊上，常用的形式有壓入式，凸緣模柄，通用模柄，浮動模柄。 壓入式：與上模座孔位過渡配合：加銷釘防止轉動。 凸緣模柄：3—4個螺釘固定在上模做的窩孔內，多用于大型模具，有A,B,C三種型號。 通用模柄：凸模直接裝入

57、模柄孔中，有螺釘壓緊，便于更換凸模。 浮動模柄：允許模柄少許傾斜，可以減少滑塊誤差對模具導向精度的影響 采用凸緣模柄，與模座的配合H9/js10過渡配合， JB/T7646.1 2. 凸模墊板與固定板 （1）.固定板 凸模固定板將凸模固定在上模座上，其輪廓尺寸要考慮凸模安裝孔，螺釘和銷釘孔的裝置。用固定板將凸模固定在模座上，固定板孔與凸模采用過渡配合H7/m6. 壓裝后其端面磨平，以保證沖模的垂直度。 墊板 凸凹模固定板：160*125*20 沖孔凸模固定板：160*125*14 （2）.螺釘與銷釘 螺釘與銷釘用于安裝時的固定與定位。銷釘一般用兩個，螺

58、釘的大小根據凹模厚度進行選擇。 卸料螺釘 2.6沖裁模主要零件加工工藝過程 凸模加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成70mm*Φ50mm,70mm*Φ22mm 　 2 熱處理 退火 　 3 銑 銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃刃口輪廓尺寸及孔位置尺寸 　 6 鉗工 加工好凹模，配作落料凸模達要求 　 7 熱處理 淬火，回火，保證HRC60~64 　 8 鉗工 磨各配合面達要求 　 9 檢驗

59、 　 　 凹模加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯制成170mmX135mmX35mm 　 2 熱處理 退火 　 3 銑 銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線 　 6 鉗工 加工好凸模，配作沖孔凹模達要求 　 7 銑 銑漏料孔達要求 銑床 8 鉗工 鉆鉸4*M8，鉆Φ55.5,Φ10.25 鉆床 9 熱處理 淬火，回火，保證HRC60~64 　 10 平磨 磨厚

60、度及基面見光 平面磨床 11 線切割 按圖切割各型孔，留0.005~0,01單邊研量 線切割機床 12 鉗工 研光各型孔達要求 　 13 檢驗 　 　 卸料板加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯制成170mmX135mmX20mm 　 2 熱處理 退火 　 3 銑 銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線 　 6 線切割 按圖切割各型孔，保證雙面間隙0.5mm 線切割機床

61、7 鉗工 鉆鉸4XM8 鉆床 8 平磨 磨厚度及基面見光 平面磨床 9 鉗工 研光各型孔達要求 　 10 檢驗 　 　 凸凹模固定板加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯制成170mmX135mmX25mm 　 2 熱處理 退火 　 3 銑 銑六面，厚度留單邊磨量0.2~0.3 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線 　 6 線切割 按圖切割各型孔，保證配合尺寸 線切割機床 7 平磨 磨厚度及基面見光

62、 平面磨床 8 鉗工 研光各型孔達要求 　 9 檢驗 　 　 凸模固定板加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 將毛坯鍛成170mmX135mmX20mm 2 熱處理 退火 3 銑 銑六面,厚度留單邊磨量0.2~0.3mm 銑床 4 平磨 磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直 平面磨床 5 鉗工 劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔,保證配合尺寸 線切割機床 7 鉗工 鉆鉸2Xφ15,鉆攻4XM12 鉆床 8 鉗工 鉚接處倒角 9 平磨 磨厚度

63、及基面見光 平面磨床 10 鉗工 研光各型孔達要求 11 檢驗 上模座加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料 取標準上模座 　 2 熱處理 退火 　 3 平磨 平磨上下平面達要求 平面磨床 4 鉗工 劃各型孔，螺孔，銷孔位置劃漏孔輪廓線 　 5 線切割 按圖切割各型孔，保證配合尺寸 線切割機床 6 鉗工 鉆鉸5XΦ9，鉆攻4XM8,配鉆模柄防轉孔 鉆床 7 鉗工 研光各型孔達要求 　 8 檢驗 　 　 下模座加工工藝 工序號 工序名稱 工序內容 設備 1 備料

64、 取標準上模座 2 熱處理 退火 4 平磨 平磨上下平面達要求 平面磨床 5 鉗工 劃螺孔,銷孔位置劃模柄孔輪廓線 6 線切割 按圖切割各型孔 線切割機床 7 鉗工 鉆鉸4XM10鉆沉孔 鉆床 8 鉗工 研光各型孔達要求 9 檢驗 2.7總裝圖 22 定位銷 2 45 43-48HRC 21 卸料螺釘 4 45,Q235 43～48 HRC 20 彈簧 4 65Mn,60Si2Mn 19 凸凹模固定板 1 45，Q235,Q275 18

65、凸凹模 1 T8A 58～62HRC 17 落料凹模 1 T10A 58-62HRC 16 沖孔凸模 1 T8A 43～48 HRC 15 墊板 1 T8A,45 43～48 HRC 14 沖孔凸模 1 T8A 43～48 HRC 13 模柄 1 45，Q235,Q275 12 打桿 1 45 43～48 HRC 11 推板 1 45 43-48HRC 10 連接推桿 2 45 43-48HRC 9 推件塊 1 45 43-48HRC 8 凸模固定板 1 45，Q235,Q275 7

66、 上模座 1 HT200～HT400 時效、調質處理20～32HRC 6 導套 2 GCr15 60～62 HRC 5 活動擋料銷 3 45 43～48 HRC 4 卸料板 1 45，Q235,Q275 43～48 HRC 3 彈簧 3 65Mn,60Si2Mn 43～48 HRC 2 導柱 2 45 43-48HRC 1 下模座 1 HT200～HT400 時效、調質處理20～32HRC 序號 零件名稱 數量 材料 備注 壓圈 共 張 1 比例 2：1 數量 1 圖號 制圖 郭小陽 4月1日 泉州信息學院 審核 致謝 我的本次課程設計在老師的指導下完成！ 本次課程設計我主要參與了《冷沖壓工藝與模具設計》書上的步驟?，F在對于上面的步驟每一步我都已經理解并掌握，已經可以獨立設計一副簡單的沖裁模具。 如何設計，怎樣確認設計的步驟和方法，這是關鍵。我在設計過程中很好的解決了這些問題，在設計過程中雖