彈簧鉸鏈（杯座）沖壓模具設(shè)計(jì)【18張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

彈簧鉸鏈（杯座）沖壓模具設(shè)計(jì)

42頁(yè) 21000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+18張CAD圖紙【詳情如下】

4張零件圖.dwg

5張零件圖.dwg

6張零件圖.dwg

上模座.dwg

下模座.dwg

任務(wù)書.doc

凸凹模.dwg

凸模.dwg

凸模固定板.dwg

凹模.dwg

卸料板.dwg

墊板.dwg

彈簧鉸鏈（杯座）沖壓模具設(shè)計(jì)說明書.doc

打桿.dwg

推件塊.dwg

推桿.dwg

推板.dwg

模具總裝圖.dwg

模具裝配圖.dwg

零件圖.dwg

彈簧鉸鏈（杯座）沖壓模具設(shè)計(jì)

目   錄

1  緒論

 1.1課題背景與研究意義……………………………………………………………… 1

 1.2模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)………………………………………………………… 1

 1.3課題研究的主要內(nèi)容和目標(biāo)……………………………………………………… 2

 1.3.1課題研究的主要內(nèi)容…………………………………………………………… 2

 1.3.2課題研究的主要目標(biāo)…………………………………………………………… 2

2  工藝方案設(shè)計(jì)

 2.1零件的工藝性分析………………………………………………………………… 3

 2.2加工工藝方案的確定……………………………………………………………… 4

3  沖壓模設(shè)計(jì)

 3.1毛坯尺寸計(jì)算與沖裁工藝分析…………………………………………………… 5

3.1.1毛坯尺寸計(jì)算…………………………………………………………………… 5

3.1.2沖裁工藝分析…………………………………………………………………… 6

 3.2工件排樣與搭邊…………………………………………………………………… 6

 3.2.1排樣……………………………………………………………………………… 6

 3.2.2搭邊……………………………………………………………………………… 7

 3.3沖裁間隙…………………………………………………………………………… 8

3.4沖裁力計(jì)算………………………………………………………………………… 9

3.5模具壓力中心計(jì)算………………………………………………………………… 11

3.6凸、凹模刃口尺寸計(jì)算…………………………………………………………… 12

3.7凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 15

3.7.1凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 15

3.7.2凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 17

3.8沖模的閉合高度…………………………………………………………………… 18

3.9結(jié)構(gòu)件與標(biāo)準(zhǔn)件選用……………………………………………………………… 19

3.9.1模架……………………………………………………………………………… 19

3.9.2模座……………………………………………………………………………… 19

3.9.3模柄……………………………………………………………………………… 20

3.9.4導(dǎo)向裝置………………………………………………………………………… 20

3.9.5卸料裝置………………………………………………………………………… 21

3.9.6定位裝置………………………………………………………………………… 23

3.10沖裁設(shè)備選擇…………………………………………………………………… 25

3.10.1沖裁設(shè)備類型的選擇………………………………………………………… 25

 3.10.2壓力機(jī)選用原則……………………………………………………………… 25

第四章  彎曲模設(shè)計(jì)

 4.1彎曲工藝性分析與工序安排……………………………………………………… 27

 4.2彎曲回彈…………………………………………………………………………… 27

 4.2.1影響回彈量的因素……………………………………………………………… 27

 4.2.2減少回彈量的措施……………………………………………………………… 27

4.3彎曲工藝計(jì)算……………………………………………………………………… 28

4.3.1彎曲件展開長(zhǎng)度的確定………………………………………………………… 28

4.3.2彎曲力和頂件力計(jì)算…………………………………………………………… 29

4.3.3彎曲模工作部分尺寸計(jì)算……………………………………………………… 30

4.4彎曲?？傮w設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)件選用…………………………………………………… 34

4.4.1 U形彎曲?！?34

4.2.2斜楔式彎曲模…………………………………………………………………… 35

4.5壓力機(jī)選用………………………………………………………………………… 36

結(jié)    論……………………………………………………………………………… 37

參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 38

致    謝……………………………………………………………………………… 39

摘要：沖壓模具是模具工業(yè)的重要組成部分，它是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備。沖壓模具主要包括沖壓模具、彎曲模具、拉深模具、多工位級(jí)進(jìn)模、簡(jiǎn)單模具等等。

   隨著模具工業(yè)的發(fā)展，沖壓技術(shù)在機(jī)械、航空、汽車、等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。沖壓工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。 

本課題的生產(chǎn)實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮實(shí)際生產(chǎn)條件。此論文的主要特點(diǎn)是通過設(shè)計(jì)一套模具使其同時(shí)滿足兩個(gè)零件的加工。首先對(duì)零件進(jìn)行沖裁和彎曲工藝分析，由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性較好,所以屬于中批量的生產(chǎn)采用單工序模比較好。然后確定工藝方案為落料、彎曲、最后成形，計(jì)算沖壓力確定模具工作部分尺寸及公差來選取模具的結(jié)構(gòu)。最后繪制落料模和彎曲模的裝配圖，并且拆繪一些主要零件圖。本課題的關(guān)鍵是合理選擇模具間隙和在彎曲時(shí)考慮彎曲件的回彈，這些因素對(duì)零件的質(zhì)量有重要影響。

關(guān)鍵詞：沖壓模 彎曲模 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件 工藝分析 沖壓模間隙

1 緒論

1.1課題背景與研究意義

模具是對(duì)金屬、塑料、橡膠、玻璃等多種原材料進(jìn)行成形加工的重要工藝設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，模具越來越多的用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各生產(chǎn)部門，許多新產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)在很大程度上依賴模具制造技術(shù)。模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)際上稱為“工業(yè)之母”，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來，中國(guó)模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。

在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%。沖壓是利用沖模在壓床上對(duì)金屬(或非金屬)板料施加壓力使其分離或變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。目前沖壓技術(shù)在汽車、等行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，采用沖壓技術(shù)可以提高生產(chǎn)率、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

   沖壓加工具有很高的生產(chǎn)率。一般在一臺(tái)沖壓設(shè)備上每分鐘可以生產(chǎn)中小工件幾件到幾十件，高速?zèng)_床可達(dá)幾百件，這是其他任何加工方法都無法實(shí)現(xiàn)的。此外，沖壓加工所用坯料是板材或卷料，通常又是在常溫下加工，故易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，可大幅度地提高生產(chǎn)率。

    沖壓加工成本低，在大量生產(chǎn)中采用沖壓工藝加工板料工件是最經(jīng)濟(jì)的工藝方法。以沖裁為例，一般沖壓模的壽命可達(dá)幾百萬次，硬質(zhì)合金沖壓模的壽命可達(dá)幾千萬次至億次；其次，沖壓生產(chǎn)的材料利用率較高，一般可達(dá)70%-85%，故可極大地降低沖壓件的生產(chǎn)成本。

1.2模具行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動(dòng)和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展很快，2003年全國(guó)模具總產(chǎn)值已達(dá)450億元以上。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三位，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后，其差距主要表現(xiàn)在以下幾方面。

（1）模具自配率較低，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60%。

（2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)口結(jié)構(gòu)都不夠合理。

   （3）模具產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝水平低，模具制造周期長(zhǎng)。

結(jié)論

沖壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、汽車、電機(jī)、家電和通信行業(yè)零部件的成形。近幾年來，我國(guó)模具技術(shù)有了很大的發(fā)展，模具設(shè)計(jì)與制造水平有了較大的提高，大型、精密、復(fù)雜、高效和長(zhǎng)壽命模具的需求幅度增加，模具質(zhì)量、模具壽命明顯提高，模具交貨期較前縮短，模具CAD/CAM技術(shù)也得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并且正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國(guó)際生產(chǎn)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)中，機(jī)械零件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面有重要作用；研究沖壓模具的結(jié)構(gòu)，提高沖壓模具的各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)沖壓模具設(shè)計(jì)和沖壓技術(shù)發(fā)展是十分必要的。

通過此次設(shè)計(jì)使我對(duì)模具行業(yè)有了進(jìn)一步的重視，知道它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性。本課題首先對(duì)通過國(guó)內(nèi)外模具行業(yè)的分析，知道雖然我國(guó)模具年生產(chǎn)總量已位居世界第三位，但是設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后。本設(shè)計(jì)課題給定的彈簧鉸鏈（杯座）零件對(duì)稱，形狀簡(jiǎn)單，同時(shí)包括沖裁和彎曲兩道工序，其中彎曲相對(duì)比較簡(jiǎn)單。而且彈簧鉸鏈（杯座）和鉸扣的形狀相同，只是長(zhǎng)度不同，所以設(shè)計(jì)此套模具同時(shí)符合鉸扣的加工。從而降低生產(chǎn)成本、提高了生產(chǎn)率。在本此設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的地方是合理的選擇模具間隙，在模具的設(shè)計(jì)中間隙直接影響著沖裁件的質(zhì)量，所以合適的間隙的選擇應(yīng)以工件斷面質(zhì)量、沖裁件精度、模具壽命和加工質(zhì)量四項(xiàng)為依據(jù)，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸?。在模具設(shè)計(jì)部分重點(diǎn)在于凸、凹模的設(shè)計(jì)，它們都要先進(jìn)行試模以后在熱處理，因?yàn)樗绊懼鴽_裁件是否合格。

由于本人水平有限，本論文中必然存在不少紕漏及錯(cuò)誤之處，敬請(qǐng)?jiān)u閱老師批評(píng)指正。

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[16].奈銀柱.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì).北京:北京大學(xué)出版社,2005.11

[17].江維健等.冷沖壓模具設(shè)計(jì).廣州:華南理工大學(xué)出版社.2005.7

致  謝

為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這三個(gè)月的學(xué)習(xí)和工作中，我首先要感謝的是尊敬的老師。在畢設(shè)期間，老師對(duì)我的學(xué)習(xí)和研究工作給了極大的關(guān)懷和幫助。課題的研究、畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成以及畢業(yè)論文的定稿，都離不開老師的悉心指導(dǎo)。讓我們真正把理論與實(shí)踐聯(lián)系在一起，在這個(gè)過程中，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)范、求實(shí)創(chuàng)新的工作精神以及對(duì)學(xué)科前沿技術(shù)的把握能力，給我留下了深刻的印象。老師言傳身教使我受益匪淺，必將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生巨大的影響。工作與學(xué)習(xí)態(tài)度決定事情的成敗，在以后的人生道路上，我一定奮發(fā)向上、努力進(jìn)取，不辜負(fù)老師對(duì)學(xué)生的教導(dǎo)。

此外，還要感謝那些給予幫助、鼓勵(lì)和支持的同學(xué)。最后，對(duì)在百忙之中抽出時(shí)間評(píng)審論文的各位教授、專家表示感謝！

題目：彈簧鉸鏈（杯座）沖壓模具畢業(yè)設(shè)計(jì) 零件圖：（三個(gè)視圖） 設(shè)計(jì)要求： 1 材料： 冷軋鋼板 ， 不銹鋼質(zhì) 2 生產(chǎn)批量：大批量生產(chǎn) 3 料厚： 精度要求 5 表面處理：鍍鎳 防銹能力好 目 錄 1 沖壓件的工藝性分析與方案確定 壓件工藝性分析 裁工藝方案的確定 2 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 樣方案的確定及計(jì)算 壓力的計(jì)算 模凹模尺寸計(jì)算 力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 3 沖壓設(shè)備的選擇 4 凸模、凹模、凸 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 孔凸模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 主要零部件的設(shè)計(jì) 料零件的計(jì)算 料彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算： 位零件的設(shè)計(jì) 料板的設(shè)計(jì) 6 模具總裝圖 7 模具材料的選用及其他零部件的設(shè)計(jì) 具材料的選用 具輔助零件的材料選用及熱處理 具的裝配與試沖 8 模具零件加工工藝 致 謝 1 沖壓零件的工藝性分析 沖裁件的工藝性是指沖裁件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性即沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀尺寸 及公差技術(shù)要 求是否符合沖裁加工的工藝要求沖裁件的工藝性是否合理對(duì)沖裁件的質(zhì)量模具壽命和生產(chǎn)率有很大的影響 [1] 拉深件工藝的好壞直接影響到該零件能否用拉深成型方法生產(chǎn)出來影響到零件的質(zhì)量成本和生產(chǎn)周期等等一個(gè)工藝性好的拉深工序不僅能滿足產(chǎn)品的使用要求同時(shí)也能夠用最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)和最快的方法生產(chǎn)出產(chǎn)品來而工件要有一個(gè)好的工藝性必須滿足以下幾點(diǎn) 1 對(duì)于沖裁件的形狀要盡可能的簡(jiǎn)單對(duì)稱排樣的廢料要少而對(duì)于拉深件來說要盡量避免非常復(fù)雜的和非對(duì)稱的拉深同時(shí)盡量減少其高度使其可能用一次或兩次拉深工序來完成 2 沖裁件的外 形或內(nèi)孔交角處拉深件的底與壁凸緣與壁盒形件的四壁間都應(yīng)采用圓角過渡避免產(chǎn)生清角 3 沖裁件要盡可能避免產(chǎn)生過長(zhǎng)的懸臂與狹槽沖孔的孔徑不宜太小 4 設(shè)計(jì)拉深件時(shí)應(yīng)明確注明必須保證的是外形還是內(nèi)形不能同時(shí)標(biāo)注內(nèi)外形尺寸圖 1 所示為利用現(xiàn)代虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)建立的鉸鏈杯座零件圖及產(chǎn)品圖按以上工藝性分析該鉸鏈座的沖壓生產(chǎn)要用到的沖壓加工基本工序有落料拉深可能多次沖兩錐形孔沖側(cè)邊的四個(gè)孔切邊和翻邊淺拉深等 2 工藝方案的確定 拉深次數(shù)的計(jì)算確定 盒形件的高度 H 與寬度 B 的比值稱為相對(duì)高度 H/為高矩形件 ， 低矩形件通常只需一次拉深而高矩形件通常需要進(jìn)行多次拉深 由于該拉深件的最小寬度值 B=15 拉深的高度 H=12 據(jù)一次拉深因數(shù)的校核來判 斷拉深次數(shù) m = r / 式中 r 為工件圓角半徑 毛坯圓角的假想半徑 R 則 m=r/Ry=r/R=3/11= r/B=3/15=參考文獻(xiàn) [2]得 為 m<以不能一次拉深出來故需多次拉深拉深因數(shù)也可用拉深高度 h 與圓角半徑 r 的比值 h/r 表示即 m=1/ 2h r 2 若取 用式 2 計(jì)算拉深高度 h 得 取第一次拉深高度 .6 工件的總高度為 12 第二次拉深高度為 12 .6 .4 據(jù)第二次拉深高度用式 2 校核第二次拉深因數(shù) m=1/ 2h r =1/ =據(jù) r/B=參考文獻(xiàn) [2]得 故可以進(jìn)行兩次拉深完成 藝方案確定 根據(jù)以上分析計(jì)算進(jìn)一步明確該零件的沖壓加工需包括以下基本工序 落料 沖方形 孔 沖側(cè)邊四個(gè)小孔 淺拉深 落料與首次拉深復(fù)合其余按基本工序 3 沖壓模具結(jié)構(gòu)形式確定 根據(jù)確定的工藝方案和零件的形狀特點(diǎn)精度要求所選設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)模具制造條件以及安全生產(chǎn)等選定該工件的模具為 落料與首次拉深的復(fù)合模具其余各工序均采用單工序的簡(jiǎn)單復(fù)合模按基本工序圖 6 為利用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)建立的鉸鏈杯座的沖壓模具總裝圖 2 通過計(jì)算確定了零件毛坯形狀及尺寸確定了沖壓加工中拉深的次數(shù)擬出了沖壓加工的工 藝方案并最終確定了模具的結(jié)構(gòu)形式 （以下是模具總裝圖 參考圖） 成型工藝方案設(shè)計(jì) 完成該零件需要進(jìn)行 落料 二次拉深 沖兩錐形孔 切邊翻邊 其工藝路線主要有以上幾種方案： (1)方案一：采用復(fù)合模 +單工序 簡(jiǎn)單模 復(fù)合模：落料 —— 首次拉伸 單工序 簡(jiǎn)單 模 ：第二次拉伸 單工序 簡(jiǎn)單 模： 沖一個(gè)方形孔； 單工序 簡(jiǎn)單 模： 沖兩錐形孔； 單工序 簡(jiǎn)單 模： 沖側(cè)邊四個(gè)小孔；單工序簡(jiǎn)單模：完成其余工序 （ 2）方案二：采用三套復(fù)合模 第一 套復(fù)合模：落料 —— 首次拉伸 第二套復(fù)合模： 二次拉伸 — 沖兩錐形孔 第三套復(fù)合模： 沖側(cè)邊四個(gè)小孔 —— 翻邊 —— 淺拉伸 （ 3）方案三：采用級(jí)進(jìn)模完成整個(gè)工序 （ 4）方案四：采用單工序模具逐步完成 單工序模來進(jìn)行生產(chǎn)的特點(diǎn)是：模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但是要用到兩道工序，需要兩副模具，在成本上是比較高的，而且生產(chǎn)率比較低，在生產(chǎn)中難以保證零件的尺寸精度，一般只適用于生產(chǎn)小批量和精度要求的零件。因而單工序難以滿足該零件生產(chǎn)要求。 復(fù)合模的特點(diǎn) 是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對(duì)位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但是復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用語生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。對(duì)于該零件，由于小孔比較接近邊緣，復(fù)合模沖裁零件時(shí)受到壁厚的限制，模具結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度方面相對(duì)難實(shí)現(xiàn)和保證。 級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對(duì)于特別復(fù)雜后孔邊距較小的沖壓件，用簡(jiǎn)單模后復(fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但是級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件 。而根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，選擇級(jí)進(jìn)模是最適合的 [7]。 綜合以上的四個(gè)方案，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)以及模具制造難度、成本以及生產(chǎn)特點(diǎn)等， 擬出最佳工藝方 案落料與首次拉深復(fù)合其余按基本工序 1 彈簧鉸鏈（杯座）沖壓模具設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 ??????????????????????? 1 ????????????????????? 1 ???????????????????? 2 ?????????????????????? 2 ?????????????????????? 2 2 工藝方案設(shè)計(jì) ??? ????????????????????? 3 ??????????????????????? 4 3 沖壓模 設(shè)計(jì) ??????????????????? 5 ????????????????????????? 5 ????????????????????????? 6 ????????????????????????? 6 ?????????????? ??????????????? 6 ????????????????????????????? 7 ???????????????????????????? 8 ??????????????????????????? 9 ???????????????????????? 11 模刃口尺寸計(jì)算 ??????????????????????? 12 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????????? 15 ????????????????????????? 15 ????????????????????????? 17 ????????????????????????? 18 ??????????????????????? 19 ????????????????????????????? 19 ????????????????????????????? 19 ?? ??????????????????????????? 20 2 ??????????????????????????? 20 ??????????????????????????? 21 ??????????????????????????? 23 ????????????????????????? 25 ????????????????????? 25 ?????? ????????????????? 25 第四章 彎曲模設(shè)計(jì) ???????????????????? 27 ???????????????????????????? 27 ??????????????????????? 27 ??????????????????????? 27 ?????????????????????????? 28 ?? ??????????????????? 28 ?????????????????????? 29 ???????????????????? 30 ??????????????????? 34 形彎曲模 ??????????????????????????? 34 ????????????????????????? 35 ??????????????????? ???????? 36 結(jié) 論 ?????????????????????????????? 37 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????? 38 致 謝 ?????????????????????????????? 39 3 摘要： 沖壓模具是模具工業(yè)的重要組成部分，它是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備。沖壓模具主要包括 沖壓模 具、彎曲模具、拉深模具、多工位級(jí)進(jìn)模、簡(jiǎn)單模具等等。 隨著模具工業(yè)的發(fā)展，沖壓技術(shù)在機(jī)械、航空、汽車、等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，是現(xiàn)代 工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。沖壓工藝具有生產(chǎn)率高、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其工藝范圍。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增強(qiáng)效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。 本課題的生產(chǎn)實(shí)踐性非常強(qiáng)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮實(shí)際生產(chǎn)條件。此論文的主要特點(diǎn)是通過設(shè)計(jì)一套模具使其同時(shí)滿足兩個(gè)零件的加工。首先對(duì)零件進(jìn)行沖裁和彎曲工藝分析，由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性較好 ,所以屬于中批量的生產(chǎn)采用單工序模比較好。然后確定工藝方案為落料、彎曲、最后成形，計(jì)算沖壓力確定 模具工作部分尺寸及公差來選取模具的結(jié)構(gòu)。最后繪制落料模和彎曲模的裝配圖，并且拆繪一些主要零件圖。本課題的關(guān)鍵是合理選擇模具間隙和在彎曲時(shí)考慮彎曲件的回彈，這些因素對(duì)零件的質(zhì)量有重要影響。 關(guān)鍵詞： 沖壓模 彎曲模 沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件 工藝分析 沖壓模間隙 4 a in it is of of is in as It is of of as a of In it is by of is so of is to it at of a of to is so to in of is to to of to of of of of of 5 1 緒論 模具是對(duì)金屬、塑料、橡膠、玻璃等多種原材料進(jìn)行成形加工的重要工藝設(shè)備，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，模具越來越多的用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各生產(chǎn)部門，許多新產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)在很大程度上依賴模具制造技術(shù)。模具工業(yè)已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)際上稱為“工業(yè)之母”，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出越來越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來，中國(guó)模具工業(yè)一直以 15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占 50%。沖壓是利用沖模在壓床上對(duì)金屬 (或非金屬 )板料施加壓力使其分離或變形，從而得到一定形狀，并且滿足一定使用要求的零件的加工方法。目前沖壓技術(shù)在汽車、等行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，采用沖壓技術(shù)可以提高生產(chǎn)率、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)約生產(chǎn)成本、增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 沖壓加工具有很高的生產(chǎn)率。一般在一臺(tái)沖壓設(shè)備上每分鐘可以生產(chǎn)中小工件幾件到幾十件，高速?zèng)_床可達(dá)幾百件，這是其他任何加工方法都無法實(shí)現(xiàn)的。此外，沖壓加工所用坯料是板材或卷料，通常又是在常溫下加工，故易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，可大幅度地提高生產(chǎn)率。 沖壓加工成本低，在大量生產(chǎn)中采用沖壓工藝加工板料工件是最經(jīng)濟(jì)的工藝方法。以沖裁為例，一般 沖壓模 的壽命可達(dá)幾百萬次，硬質(zhì)合金 沖壓模 的壽命可達(dá)幾千萬次至億次；其次，沖壓生產(chǎn)的材料利用率較高，一般可達(dá) 70%故可極大地降低沖壓件的生產(chǎn)成本。 在國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動(dòng)和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展很快， 2003 年全國(guó)模具總產(chǎn)值已達(dá) 450 億元以上。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等中高檔 模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三位，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后，其差距主要表現(xiàn)在以下幾方面。 （ 1）模具自配率較低，其中中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足 60%。 （ 2）企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)口結(jié)構(gòu)都不夠合理。 （ 3）模具產(chǎn)品和生產(chǎn)工藝水平低，模具制造周期長(zhǎng)。 6 （ 4）模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低，開發(fā)能力弱。 （ 5）與國(guó)際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后。 我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期持續(xù)高速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)在信 息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中也在不斷發(fā)展，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方向發(fā)展；向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細(xì)化、自動(dòng)化方向發(fā)展；向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營(yíng)國(guó)際化方向發(fā)展。模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要是： （ 1） 廣泛應(yīng)用及其軟件的不斷改進(jìn)， 術(shù)的進(jìn)一步集成化 、一體化、智能化。 （ 2） 品數(shù)據(jù)管理）、 算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)管理）、 于知識(shí)工程）、 業(yè)資源管理）、 具制 造管理信息系統(tǒng)）及 臺(tái)等信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用。 （ 3）高速、高精加工技術(shù)、超精加工、復(fù)合加工、先進(jìn)表面加工和處理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。 （ 4）快速成形與快速制模（ T）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。 （ 5）熱流道技術(shù)、精密測(cè)量及高速掃描技術(shù)、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應(yīng)用；模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的發(fā)展及進(jìn)一步推廣應(yīng)用。 （ 6）優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的研制與應(yīng)用。 （ 7）虛擬技術(shù)和納米技術(shù)等的逐步應(yīng)用。 題研究的主要內(nèi)容 某零件 為 彈簧鉸鏈（杯座） ，其材料為 度為δ ,其年生產(chǎn)綱領(lǐng)為 8大批量 。本課題研究的主要內(nèi)容如下： （ 1）根據(jù)所提供的零件圖對(duì)其進(jìn)行工藝性分析，從而最終確定工藝方案。 （ 2）計(jì)算沖壓力并且選擇壓力機(jī)，確定模具工作部分的尺寸和公差，選取模具結(jié)構(gòu)。 （ 3）設(shè)計(jì)沖壓模具和彎曲模具裝配圖，并且拆繪主要零件圖。 基于上述任務(wù)設(shè)計(jì)一套可降低生產(chǎn)成本的模具。 題研究的主要目標(biāo) 模具間隙是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素，所以要對(duì)模具間隙進(jìn)行合理性分析。由于彈簧鉸鏈（杯座） 和鉸扣的形狀相同，本課題通過設(shè)計(jì) 一套模具使其同時(shí)滿足 彈簧鉸 7 鏈（杯座） 和鉸扣的加工，從而達(dá)到提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本的目的。 2 工藝方案設(shè)計(jì) 沖壓工藝規(guī)劃了一個(gè)沖壓件（產(chǎn)品）用幾道工序（模具）來沖壓完成及每道工序的基本內(nèi)容，對(duì)沖裁設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試影響很大，在縮短模具制造周期、降低模具價(jià)格、保證沖壓件質(zhì)量這三大目標(biāo)中起著重要的作用。 本設(shè)計(jì)是關(guān)于 彈簧鉸鏈（杯座） 零件的沖壓工藝分析與模具設(shè)計(jì)， 彈簧鉸鏈（杯座） 零件 沖壓工藝設(shè)計(jì)的基本要求為： （ 1）材料利用率要高，即原始材料消耗要盡可能少； （ 2）考慮工廠的具體生產(chǎn)條件，制定出的工藝方案要技術(shù)上方便可行，經(jīng)濟(jì)上合理； （ 3）工序組合方式和工序排列順序要符合沖壓變形規(guī)律，能保證沖制合格的工件； （ 4）工序數(shù)量盡可能少，生產(chǎn)效率盡可能高； （ 5）制定的工藝規(guī)程，要方便工廠、車間的生產(chǎn)組織與管理。 良好的沖壓工藝能保證材料消耗少、工序次數(shù)少、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等等。從某種意義上講，沖壓工藝的質(zhì)量就決定了模具的質(zhì)量，因此，制定合理的沖壓工藝方案是至關(guān)重要的。由零件圖可知，零件的形狀簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料排樣；在各 直線或曲線的連接處，都采用了圓角過渡；零件的精度和斷面粗糙度等都符合沖裁工藝的要求。 沖裁工藝方案的主要內(nèi)容包括沖壓性質(zhì)、沖壓工序數(shù)、沖壓順序和工序組合方式、模具結(jié)構(gòu)型式、沖模壓力中心和沖裁閉合高度等。 根據(jù)以上對(duì)零件的工藝分析，并且考慮到現(xiàn)有設(shè)備的情況。加工本零件需要三道工序；根據(jù)沖裁件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小和精度要求可知沖裁順序?yàn)橄嚷淞显購(gòu)澢?，最后成形；送料方式采用手工操作? 沖壓模 的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，如果按工序的組合分類，可分為單工序模、級(jí)進(jìn)模（連續(xù)模或跳步模）、復(fù)合模等。各種 沖壓模 的構(gòu)成大體相同，主要由工作零件、定位零件、卸料與推料零件、導(dǎo)向零件、聯(lián)接與固定零件等組成。 根據(jù) 彈簧鉸鏈（杯座） 的尺寸精度要求及生產(chǎn)批量，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益，本工序 8 組合方式為單工序模，由于單工序模的制造和調(diào)整都比較容易，有時(shí)幾副單工序模的制造成本可能會(huì)比復(fù)合模（或連續(xù)模）還要低。在多工位壓力機(jī)上使用多個(gè)單工序模，不但可以獲得與連續(xù)模相同的生產(chǎn)率，而且沖壓過程中還可以隨意改變毛坯的沖壓方向，單工序模的主要特點(diǎn)：沖壓精度一般較低；對(duì)原材料的要求不高；比較容易實(shí)現(xiàn)操作機(jī)械化自動(dòng)化；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，價(jià)格低 ；生產(chǎn)通用性好，而且適合于中批量生產(chǎn)。 3 沖壓模 設(shè)計(jì) 坯尺寸計(jì)算 板料彎曲時(shí)，中性層長(zhǎng)度是不變的，因此根據(jù)變形前后中性層長(zhǎng)度不變的原則來確定彎曲件毛坯展開的長(zhǎng)度和尺寸。彎曲件分為直邊和彎曲兩部分，以其中性層長(zhǎng)度之和可求得彎曲件展開長(zhǎng)度，但彎曲部分的中性層要考慮位移。 彎曲件展開長(zhǎng)度： L? ? ? ?當(dāng) ? ≤ 180°時(shí) ? ?180wL r ???當(dāng) 180°﹤ ? ≤ 360°時(shí) ? ?2360wL d x t ???? ?式中：彎曲件直邊部分長(zhǎng)度； 彎曲部分中性層長(zhǎng)度； x ─ 中性層位移系數(shù)（見表 3 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 3圖 3彈簧鉸鏈（杯座） 彎曲展 開長(zhǎng)度： 9 ? ?? ? ? ?2694 2 . 1 5 4 0 . 0 2 6 2 0 . 4 13607 3 4 42 0 . 3 8 1180L ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ?? ? ??=103 ㎜ 表 3性層的位移系數(shù) x 值 裁工藝分析 沖裁件的工藝性，是指沖裁件對(duì)沖裁工藝的適應(yīng)性。一般情況下，對(duì)一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)要求等。良好的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而壽命高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單等。通常對(duì)沖裁件的工藝性影響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求。 由彎曲 件展開圖 3裁件的形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱沒有復(fù)雜的曲線，沖裁件的內(nèi)、外轉(zhuǎn)角處要用圓角過渡。而且本沖裁件沒有凸出懸臂、凹槽和孔等。一般沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度不高于 ，最高可達(dá) ，沖孔比落料的精度約高 1 級(jí)。本沖裁件的經(jīng)濟(jì)精度為 因此采用單工序、后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)向式 沖壓模 進(jìn)行加工，以方便工人操作，并且保證制件尺寸精度。 樣 沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式，稱為排樣。排樣是 沖壓模 設(shè)計(jì)中的一 10 項(xiàng)極其重要的工作。其目的在于減少材料的耗損，降低零件成本 ，提高生產(chǎn)率，延長(zhǎng)模具壽命。 1. 材料的利用率 材料利用率主要取決于排樣，是衡量排樣方案合理性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。排樣的目的是為了在保證 制件質(zhì)量的前提下，合理利用原材料。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》中（ 和（ 一個(gè)進(jìn)距的材料利用率η的計(jì)算如下： η =100% 式中： A —— 沖裁件面積（包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料），（ n —— 一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b —— 條料寬度，（ h —— 進(jìn)距 ,（ 一張板料上總的材料利用率η 總 的計(jì)算如下： η 總 =（ 100% 式中 n 總 —— 一張板料上沖裁件總數(shù)目； L —— 板料長(zhǎng)，（ B —— 板料寬，（ 根據(jù)材料的利用情況，排樣可分為有廢料排樣、少?gòu)U料排樣和無廢料排樣三種。有廢料排樣為沿工件的全部 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；少?gòu)U料排樣為沿部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或工件與條料側(cè)邊之間有搭邊存在；無廢料排樣 為工件與工件之間、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斷而得工件。 11 邊 在條料上沖裁時(shí)，工件之間以及工件和條料側(cè)邊之間的余料稱為搭邊。搭邊的作用是：補(bǔ)償送料誤差，以保證沖出合格工件；保持條料剛度利于送料，避免廢料絲進(jìn)入模具間隙損壞模具。搭邊值要合理確定，從節(jié)省材料出發(fā)搭邊值越小越好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。為了使作用在毛坯側(cè)表面上的應(yīng)力沿被沖壓件周長(zhǎng)軍均勻分布，必須使搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，而塑變區(qū)寬度與材料性質(zhì)和厚度有 關(guān)，一般約等于 邊的最小寬度的最大值約等于毛坯的厚度。若搭邊值小于材料厚度，在沖裁中還可能被拉入模具間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。搭邊值大小與下列因素有關(guān)。 （ 1） 材料的力學(xué)性能：硬材料的搭邊值可小一些，軟材料、脆材料的搭邊值要大一些； （ 2） 零件的形狀與尺寸：零件尺寸大或有尖角和突出等復(fù)雜形狀時(shí)，搭邊值應(yīng)大一些； （ 3） 材料厚度：厚度大的材料搭邊值取大一些； （ 4） 送料及擋料方式：手工送料時(shí)，有側(cè)壓板導(dǎo)向的搭邊值可以小一些。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 3a和 a = 2.5 2 裁件面積：通過 =料寬度： b =103+2a =103+2× 08進(jìn)距 ： h=25+1a=25+2=27個(gè)進(jìn)距的材料利用率： 1 7 2 4 . 2 4 11 0 0 % 1 0 0 % 5 9 . 2 %1 0 8 2 7??? ? ? ? ? 沖裁間隙是指沖裁凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊用間隙用 邊用 圓形 沖 壓模 雙邊間隙為 Z=D 凹 式中 D 凹 —— 沖壓模 凹模直徑尺寸（ D 凸 —— 沖壓模 凸模直徑尺寸（ 沖裁間隙是沖裁過程中一個(gè)重要的工藝參數(shù)，間隙的選取是否合理直接影響到?jīng)_裁件質(zhì)量、沖裁力、沖模的使用壽命和卸料力等。因此設(shè)計(jì)模具時(shí)一定要選擇一個(gè)合 12 理的間隙，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產(chǎn)中通常是選擇一個(gè)合適的范圍作為合理的間隙，這個(gè)范圍的最小值稱為最小合理間隙 最大值稱為最大合理間隙 由于模具在使用過程中會(huì)逐步磨損，設(shè)計(jì)和制造新模具時(shí)應(yīng) 采用最小合理間隙。 1、沖裁間隙的選取 沖裁間隙的大小主要與材料的性質(zhì)及厚度有關(guān)，材料越硬，厚度越大，則間隙值應(yīng)越大。選取間隙值時(shí)應(yīng)結(jié)合沖裁件的具體要求和實(shí)際的生產(chǎn)條件來考慮。其總的原則應(yīng)該是在保證滿足沖裁件剪斷面質(zhì)量和尺寸精度的前提下，使模具壽命最長(zhǎng)。確定凸、凹模合理間隙有理論去頂法和查表確定法，在設(shè)計(jì)時(shí)一般采取查表法確定，在沖模制造時(shí)，也可按材料厚度的百分比估算。查表 3據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 3得間隙值為 表 3沖壓模 刃口始用間隙 材料名稱 08F、 10、 35、 09235、 234 40、 50 厚度t 初始間隙 Z 了使模具能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)沖制出合格的零件，提高模具的利用率， 一般設(shè)計(jì)模具時(shí)取 沖裁力是設(shè)計(jì)模具、選擇壓力機(jī)的重要參數(shù)。計(jì)算沖裁力的目的是為了合理地選擇沖壓設(shè)備和設(shè)計(jì)模具。選用沖壓設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)壓力必須大于所計(jì)算的沖裁力，所設(shè)計(jì) 13 的模具必須能傳遞和承受所計(jì)算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求。沖裁力計(jì)算包括沖裁力、卸料力、推件力、頂件力的計(jì)算。 1、沖裁力計(jì)算 沖裁力是凸模與凹模相對(duì)運(yùn)動(dòng)使工件與板料分離所需要的力，它與材料性質(zhì)、厚度、沖裁件周長(zhǎng)、模具間隙大小及刃口鋒利程度有關(guān)。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》第 49頁(yè) 一般平刃口模 具沖裁時(shí)，其沖裁力 F 可按下式計(jì)算： F=K· L· t·τ b 式中： F —— 沖裁力 , N； L —— 沖裁件的周長(zhǎng) , t —— 板料厚度， τ b—— 材料的抗剪強(qiáng)度 , K —— 系數(shù)?？紤]到凸模、凹模間隙波動(dòng)，材料力學(xué)性能變化及材料厚度偏差等因素而增加的安全系數(shù)，常取 K= 有時(shí)也可用材料的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算： F=L· t·b?式中：b?—— 為材料的抗拉強(qiáng)度， 沖裁高強(qiáng)度材料或厚度大，周邊長(zhǎng)的工件時(shí)，需要很大的沖裁力。當(dāng)工廠設(shè)備的噸位不能適應(yīng)時(shí)，為不影響生產(chǎn)，可采取一定的措施降低沖裁力，常用的方法有階梯沖裁、斜刃沖裁和加熱沖裁等。 沖裁力： 沖裁件周長(zhǎng)（用 繪） L=料厚度 t =1 材料抗剪強(qiáng)度τ =345數(shù) K==K· L· t·τ = 1× 345=115982N 2、卸料力、推件力和頂件力計(jì)算 由于沖裁時(shí)材料的彈性變形及摩擦，在一般沖裁條件下，沖裁后材料將發(fā)生彈性恢復(fù)，使落料或廢料梗塞在凹模內(nèi)，而板料則緊箍在凸模上，為了使沖裁工作繼續(xù)進(jìn)行，必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模內(nèi)的工件或廢料向下推出或向上頂出。將緊箍在凸模上料卸下所需的力稱為卸料力，將卡在凹模中的料推出所需的力叫推件 14 力；將卡在凹模中的料逆著沖裁力方向頂出所需的力叫頂件力。 根據(jù)牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》第 50頁(yè) 卸料力、推件力和頂出力通常采用經(jīng) 驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算， 卸料力 ： F 卸 =K 卸 · F 落 推件力： F 推 =n· K 推 · F 孔 頂件力： F 頂 =K 頂 · F 落 式中： K 卸 、 K 推 、 K 頂 —— 分別為卸料力、推件力系數(shù) ,其值見表 3 n—— 同時(shí)卡在凹模內(nèi)的零件數(shù)； h—— 凹模直壁洞口的高度。 表 3- 3 推件力、頂件力、卸料力系數(shù) 料厚 /（ K 推 K 頂 K 卸 鋼 ≤ 料力： F 卸 =K 卸 · F 落 =115982 =件力： F 推 =n· K 推 · F 孔 =5× 115982 = n=h／ t=51 5 個(gè)） F 總 = F＋ F 卸 ＋ F 推 =沖模對(duì)工件施加的沖壓力合力的中心稱為模具的沖壓壓力中心。要使沖壓模具正常工作，模具的壓力中心必須通過模柄曲線和壓力機(jī)的滑塊中心線重合。否則，沖裁過程中壓力 機(jī)滑塊和沖模將會(huì)承受偏心載荷，使滑塊導(dǎo)軌和沖模導(dǎo)向部分產(chǎn)生不正常磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖件質(zhì)量和模具壽命甚至損壞模具發(fā)生沖壓事故。因此，設(shè)計(jì)沖模時(shí)，應(yīng)正確計(jì)算出沖裁時(shí)的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸心線重合，對(duì)于制件外形尺寸大、形狀復(fù)雜，多凸模的 沖壓模 和連續(xù)模，正確確定其壓力中心就顯得更為重要。若因沖件的形狀特殊，從模具結(jié)構(gòu)方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應(yīng)注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機(jī)模柄孔投影面積的范圍。壓力中心的確定有解析法、圖解法和實(shí)驗(yàn)法。 由于本零件 形狀簡(jiǎn)單，且對(duì)稱，其壓力中心即位于沖件輪廓圖形的幾何中心。畫 15 出所示制件，選定坐標(biāo)系 圖 3示。沖裁件以 X 軸對(duì)稱，所以 0， 3力中心圖 模刃口尺寸計(jì)算 沖壓模 凸、凹模刃口尺寸精度是影響沖裁件尺寸精度的重要因素。凸、凹模的合理間隙值也要靠刃口尺寸及其公差保證。因此，正確確定沖裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是沖模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。 1、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的原則 由沖裁過程和生產(chǎn)實(shí)踐可知：落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光 面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，落料件的大端尺寸等于或接近于凹模刃口尺寸，沖孔件的小端尺寸等于或接近于凸模刃口尺寸。計(jì)算凸模和凹模尺寸時(shí)應(yīng)遵循下述原則： （ 1）落料時(shí)，應(yīng)先確定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損在一定范圍內(nèi)也能沖出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸則按凹模刃口基本尺寸減小一個(gè)最小間隙值。 （ 2）沖孔時(shí)，先確定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大極限尺寸，以保證凸模磨損在一定范圍內(nèi)也可使用。而凹模的基本尺寸則按凸模刃口的基本尺寸加上一個(gè)最小間 隙值。 （ 3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取決于沖裁件的精度和形狀。一般模具的制造精度比沖裁件的精度至少高 1～ 2 級(jí)。若制件沒有標(biāo)注公差，則對(duì)于非圓形件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)非配合尺寸的 精度來處理，圓形件一般可按 精度來處理。 2、凸、凹模刃口尺寸計(jì)算的方法 凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算與加工方法有關(guān)，基本上可分為兩類。 16 （ 1） 凸模與凹模分開加工 這種方法適用于圓形或簡(jiǎn)單形狀的工件。采用凸模與凹模分開加工這種方法，要分別標(biāo)注凸模和凹模刃口尺寸與制造公差。同時(shí)，為了保證一定的間隙，模具的制造公差必須滿足下列條件： δ p +δ d ≤ δ p= δ d= 式中 :δ p—— 凸模的制造公差； δ d—— 凹模的制造公差； 最大合理間隙； 最小合理間隙。 根據(jù) 牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 3凸模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計(jì)算公式如表 3 3模與凹模分開加工工作部分尺寸和公差計(jì)算公式 根據(jù) 牟林、胡建華主編《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》表 3 如表 3 3 工序性質(zhì) 制件尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 后求出 ? p??先求出 D -? ? ) d??0沖孔 先求出 d+? ? )0p??后求出 ? +d??0 17 （ 2） 凸模與凹模配作加工 凸、凹模配作加工是指先按圖樣設(shè)計(jì)尺寸加工好凸?；虬寄Ｖ械囊患鳛闃?biāo)準(zhǔn)件（一般落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)件，沖孔時(shí)以凸模為基準(zhǔn)件），然后根據(jù)基準(zhǔn)件的實(shí)際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工方法的特點(diǎn)是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡(jiǎn)單，不需要公式 p? + d? ? 進(jìn)行校核，并且還可以放大基準(zhǔn)件的制造公差（一般可去 沖裁件公差的 41 ），使制造容易，因此是目前一般工廠常常采用的方法。用配合加工法制造模具常用于復(fù)雜形狀及薄料的沖裁件，圖樣上只需標(biāo)注基準(zhǔn)件的尺寸及其公差，配作件僅注基本尺寸，并注明與基準(zhǔn)件配作及應(yīng)保證的間隙值。 配作加工凸模和凹模的尺寸計(jì)算，落料件按凹模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律分為三種，如圖 3示；沖孔件按凸模磨損后尺寸變大、變小、不變的規(guī)律也分為三種如圖 3示。具體計(jì)算公式見表 3 圖 3料件與凹模尺寸 a)落料件 b)凹模 材料厚度 t/圓形 ? 值 圓形 ? 值 1 件公差Δ / ＜ ～ 2 ＜ ～ 4 ＜ 4 ＜ 18 圖 3孔 件和凸模尺寸 a)沖孔件 b)凸模 表 3模與凹模配作加工工作部分尺寸和公差計(jì)算公式 工序 性質(zhì) 制件 尺寸 凸模尺寸 凹模尺寸 落料 按凹模尺寸配制，其雙面間隙為 d=(? ) d??0B??0B+? ? )0p??C C??0C+) 2d?? ) 2d?? C ?? 2d?? 沖孔 A??0A+? ? )0p??按凸模尺寸配制。其雙面間隙為 0?? ? ) p??0C C??0C+) 2p?? ) 2p?? C ?? 2p?? 注： 凹模刃口尺寸， 凸模刃口尺寸， A、 B、C― 制件基本尺寸， ? d 、 ? p― 凹模、凸模制造公差，取值為 4? ； ? ― 制件公差， ? ′― 制件偏差，對(duì)稱偏差是 ? ′ = ?21， ? ― 因數(shù)； 料、沖孔模刃口最小、最大合理間隙。 由于 彈簧鉸鏈（杯座） 落料形狀較復(fù)雜，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸計(jì)算具體見表 3凹模為基準(zhǔn)件，因凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此屬于 表 3、凹模加工部分尺寸和公差 原尺寸 處理后的尺寸 凸、凹的制造 凹模輪廓尺寸 凸模輪廓尺 19 公差 ? ｌ 及公差 ? 寸 l′ 及公差? 15 5 5 03 模結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模又稱沖頭，是沖模的關(guān)鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部分（即刃口）和固定部分。 1、 凸模的結(jié)構(gòu)形式及固定 凸模的結(jié)構(gòu)形式主要取決于沖件的形狀和尺寸、沖模結(jié)構(gòu)、加工以及裝配工 藝等實(shí)際條件，所以實(shí)際生產(chǎn)中使用的凸模種類很多。按照凸模的截面形狀可分為圓形凸模和非圓形凸模；按照凸模刃口形狀可分為平刃口凸模和斜刃凸模；根據(jù)凸模結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、鑲拼式、階梯式、直通式和帶護(hù)套式凸模等。 凸模的固定有臺(tái)套固定、鉚接、螺釘和銷釘固定、黏結(jié)劑澆注法固定等形式。 2、 凸模 長(zhǎng)度計(jì)算 凸模長(zhǎng)度的確定主要根據(jù)模具結(jié)構(gòu)、修磨、操作安全、裝配等因素的需要。 凸模長(zhǎng)度過短則凸模不能插入凹模刃口內(nèi)對(duì)板料進(jìn)行沖切，但若凸模過長(zhǎng)又降低其工作時(shí)的穩(wěn)定性，如果選用沖裁標(biāo)準(zhǔn)典型組合，可取標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，其他情況應(yīng)該進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)徐政坤主編《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》式（ 3凸模長(zhǎng)度： L=h1+h2+h4+h 式中： 凸模固定板厚度， 固定卸料板厚度 , 卸料彈性元件被預(yù)壓后的厚度， h— 附加長(zhǎng)度，它包括凸模的修磨量、凸模進(jìn) 入凹模的深度 1模固定板與卸料板之間的安全距離等一般取 10～ 20 凸模長(zhǎng)度： 66mm 4h=10=16+16+24+10=66、凸模材料及其其他要求 模具刃口要有較高的耐磨性，并且能承受沖裁時(shí)的沖擊力，所以應(yīng)有較高的 20 硬度與適當(dāng)?shù)捻g性。形狀簡(jiǎn)單的凸模常選用 710狀復(fù)雜，淬火 變形大，特別是用線切割方法時(shí)，應(yīng)選用合金工具鋼（如 9 造。其熱處理 硬度為 58～ 62設(shè)計(jì)的凸模材料 凸模工作部分的表面粗糙度 定部分 4、凸模固定板與墊板 凸模固定板將凸模固定在模座上，其平面輪廓尺寸除應(yīng)保證凸模安裝孔外， 還要考慮螺釘與銷釘孔的設(shè)置。其型式有圓形和矩形兩種。厚度一般取凹模厚度 的 故固定板厚度： 19= 16據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 定板 160× 100× 16， B/板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力，以降低模座所受的單位壓 力，保護(hù)模座以免凸模端面壓陷。沖裁凸模是否加墊板，應(yīng)根據(jù)模座承壓的大小 進(jìn)行判斷 根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》式 2模支承端面對(duì)模座的單 位壓力（ p=F－ 沖裁力（ N）； A－ 凸模支承端面積（ 。 如果凸模支承端面的單位壓力 p? ]，則 需加經(jīng) 淬磨平的墊板；反之則不加。墊板厚度一般取 4～ 12 根據(jù)郝海濱編著《沖壓模具簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 板 160× 100× 8， B/ 凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、凹模的結(jié)構(gòu)形式與固定 凹模的結(jié)構(gòu)形式比較多，按外形可分為標(biāo)準(zhǔn)圓凹模和板狀凹模，按結(jié)構(gòu)分為 整體式和鑲拼式，按刃口形式也有平口和斜口。 凹模多采用機(jī)械法固定，有螺釘將其緊固在下模座上，并且用兩個(gè)圓柱銷定 位，或用凹模的長(zhǎng)寬尺寸與下模座呈過渡配合的止口代替兩圓柱定位。 2、模刃口的結(jié)構(gòu)形式 本設(shè)計(jì)的 凹模刃口的結(jié)構(gòu)形式，如圖 3示。其主要特點(diǎn)是：刃口強(qiáng)度較 21 好，刃口尺寸不隨修磨刃口而增大；易積沖裁件或廢料，孔壁磨損和壓力較大， 修磨時(shí)刃口磨去的尺寸較多。應(yīng)用范圍：向上（下）頂出零件或廢料的模具；形狀復(fù)雜或精度較高的零件；直徑 d＜ 5 圖 3、 凹模外形尺寸的確定 凹模外形應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度與剛度，沖裁時(shí)，凹模要承受一定的沖裁力和 側(cè)向擠壓力。隨著凹模結(jié)構(gòu)形式、固定方法的不同，受力情況比較復(fù)雜，凹模外形還 不能僅用理論計(jì)算的方法來確定。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，凹模外形尺寸一般是根據(jù)被沖材 料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸，按經(jīng)驗(yàn)公式來確定。 根據(jù)根據(jù)王芳主編《冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》式 2模厚度： H= 15凹模壁厚： C=(2)H(≥ 30式中： b－ 沖裁件的最大外形尺寸； K－ 系數(shù)，考慮板料厚度的影響?？刹楸?3 3數(shù) 查表 3= b=103模厚度： H=103=19凹模壁厚： C=（ 2） H=3022 沖模的 閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)即模具在最低工作位置時(shí)，上模座上平面與下模座下平面之間的距離 H 。沖模的閉合高度必須與壓力機(jī)的裝模高度相適應(yīng)。壓力機(jī)的裝模高度是指滑塊在下死點(diǎn)位置時(shí)，滑塊下端面至墊板上平面的距離。當(dāng)連桿調(diào)至最短時(shí)為壓力機(jī)的最大裝模高度 桿調(diào)至最長(zhǎng)上時(shí)為最小裝模高度 沖模的閉合高度 H 應(yīng)介于壓力機(jī)的最大裝模高度 最小裝模高度 間，其關(guān)系為： 5H≥ 10果沖模的閉合高度大于壓力機(jī)最大裝模高度時(shí)，沖模不能在該壓力機(jī)上使用。反 之，小于壓力機(jī)最小裝模高度時(shí)，可加經(jīng)過磨平的墊板。沖模的其他外形結(jié)構(gòu)尺寸也必須和壓力機(jī)相適應(yīng)，如模具外形輪廓平面尺寸與壓力機(jī)墊板、滑塊底面尺寸，模柄與模柄孔尺寸，下模緩沖器平面尺寸與壓力機(jī)墊板孔尺寸等都必須相適應(yīng)，以便模具能正確安裝和正常使用。 架 模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱和導(dǎo)套。沖壓模具的全部零件都安裝在模架上。為了縮短模具制造周期，降低成本，我國(guó)已制定出模架標(biāo)準(zhǔn)，并且有商品出售。根據(jù)模架導(dǎo)向用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合性質(zhì)分為滑動(dòng)導(dǎo)向模架和滾動(dòng)導(dǎo)向模架兩大類。每 類模架中，由于導(dǎo)柱安裝位置和數(shù)量不同，又各具有多種模架類型。 選擇模架結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)工件的受力變形特點(diǎn)，坯件定位、出件方式，材料送進(jìn)方向，導(dǎo)柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方面進(jìn)行綜合考慮。選擇模架尺寸時(shí)要根據(jù)凹模的輪廓尺寸考慮，一般在長(zhǎng)度上及寬度上都應(yīng)比凹模大 30～ 40板厚度一般等于凹模厚度的 1～ 。選擇模架時(shí)還要注意到模架與壓力機(jī)的安裝關(guān)系。 本設(shè)計(jì)采用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，如圖 3示。其主要特點(diǎn)： 后側(cè)導(dǎo)柱送料方便，可以縱向和橫向送料。但是沖壓時(shí)如果有偏心載荷，則導(dǎo)柱、導(dǎo)套會(huì)單邊磨損。它不能 用于模柄與上模座浮動(dòng)連接的模具。 23 圖 3模架 1－ 上模座； 2－ 下模座； 3－ 導(dǎo)柱； 4－ 導(dǎo)套 座 模座分為上模座和下模座，它們是沖模全部零件安裝的基體，有承受和傳遞沖裁力，因此它要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和足夠大的外形尺寸。上模座通過模柄安裝在沖床滑塊上，下模座用壓板和螺栓固定在工作臺(tái)上。模座的前側(cè)面須進(jìn)行機(jī)械加工，以便在此面打上模具的標(biāo)記。上模板導(dǎo)套孔的外側(cè)面要加工一條淺窄槽，便于沖模工作時(shí)對(duì)導(dǎo)套潤(rùn)滑。 后側(cè)導(dǎo)柱上模座：材料 模座 160× 100× 40 側(cè)導(dǎo)柱下模座：材料 模座 160× 100× 50 模柄 中小型模具一般均通過模柄將模具固定在壓力機(jī)滑塊上的。對(duì)于大型模具則可用螺釘、壓板直接將上模座固定在滑塊上。常用模柄有：旋入式模柄、壓入式模柄、凸緣模柄、槽型模柄、通用模柄、浮動(dòng)模柄、推入式活動(dòng)模柄。在設(shè)計(jì)沖模時(shí)，除按模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選用不同模柄外，必須要根據(jù)選定的壓力機(jī)確定模柄的安裝直徑和高度。模柄安裝直徑 應(yīng)與滑塊模柄孔尺寸相適應(yīng)。模柄直徑可取與模柄孔相等，采用 間隙配合 柄長(zhǎng)度應(yīng)小于模柄孔深度 510柄支撐面應(yīng)垂直于軸線。壓入式模柄配合面的表面粗糙度 達(dá)到 柄壓入上模座后，應(yīng)將底面磨平。 本設(shè)計(jì)采用壓入式模柄（如圖 3示），它與模座孔采用過渡配合 H7/且加銷釘防轉(zhuǎn)。這種模柄可較好保證軸線與上模座的垂直度。試用于各種中、小型沖模，生產(chǎn)中最常用。 料 柄 95 導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置可提高模具精度、壽命以及工件的質(zhì)量，而且還能節(jié)省 調(diào)試模具的時(shí)間。大批量生產(chǎn)的沖壓模具中廣泛采用了導(dǎo)向裝置。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套都是圓柱形，加工方便，容易裝配，是木匠行業(yè)應(yīng)用最廣泛的導(dǎo)向裝 24 置。可在上、下模座上分別設(shè)置兩對(duì)或四對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套對(duì)凸、凹模進(jìn)行導(dǎo)向。后置導(dǎo)柱的兩導(dǎo)柱直徑相同，中間配置和對(duì)角配置的導(dǎo)柱，兩導(dǎo)柱的導(dǎo)向直徑不相等，可避免合模時(shí)上模誤裝方向而磨損凸、凹模刃口。 在選用時(shí)應(yīng)注意在沖裁過程中導(dǎo)柱最好不要脫離導(dǎo)套的導(dǎo)向孔，導(dǎo)柱的長(zhǎng)度應(yīng)保證模具閉合后，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面的距離不小于 1015下模座與導(dǎo)柱底面的距離應(yīng)為 1柱與導(dǎo)套之間的配合根據(jù) 沖壓模 的間隙大小選用。當(dāng)沖裁板厚在 下的間隙模具時(shí)，選用 H6/ 級(jí)精度模架。當(dāng)沖裁板厚為 4用 H7/ 級(jí)精度模架。 導(dǎo)套壓入上模板中的長(zhǎng)度 H 值要比上模板厚度 H 上模板 小 25此保證潤(rùn)滑油注入導(dǎo)套之導(dǎo)向孔內(nèi)。導(dǎo)套上端直徑為 d＋ 1,長(zhǎng)度為 H＋ 2，這樣就可避免導(dǎo)套外徑入上模板時(shí)引起內(nèi)孔微縮而影響導(dǎo)柱在此部位自如地滑動(dòng)。一般導(dǎo)柱安裝在下模座 ,導(dǎo)套安裝在上模座 ,分別采用過盈配合。高速?zèng)_裁、精密沖裁或硬質(zhì)合金 沖壓模 具，要求采用滾珠導(dǎo)向裝置。 料 20#，導(dǎo)套 90× 38 型導(dǎo)柱：材料 20#，導(dǎo)柱 120 卸料裝置 1、卸料板 卸料板的主要作用是把材料從凸模上卸下，有時(shí)也可作壓料板用以防止材料變形，并且能幫助送料導(dǎo)向和保護(hù)凸模等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾方面。 （ 1）卸料力一般取 5%～ 20%沖裁力。 （ 2）卸料板應(yīng)有足夠的剛度、其厚度 H=（ 中： H－ 卸料板厚度， 凹板厚度， 卸料板厚度： H=（ × 19≈ 16 3）卸料板要求耐磨，材料一般選 45鋼，淬火，磨削，粗糙度 （ 4）卸料板安裝尺寸，計(jì)算中要求考慮凸模有 4～ 6 （ 5）卸料板可根據(jù)工件形狀制作成圓形或矩形，型孔與凸模的配合為 H7/8/ 2、卸料板的結(jié)構(gòu) 卸料結(jié)構(gòu)是用于將條料、廢料從凸模上卸下的裝置，分固定卸料板、彈性卸料板兩種。 25 固定卸料板，又稱剛性卸料板，用于厚料或硬材。特點(diǎn)是卸料力大，使用安全，但送料操作受 約束，常用于料厚大于 面度要求不高的工件，特別適用于卸料力較大的簡(jiǎn)單沖模。使用條料時(shí)固定卸料板可兼作送料導(dǎo)向，在連續(xù)模中也可用作凸模導(dǎo)向。 彈性卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，多用于沖制薄料，使工件的平面度提高。借助彈簧、橡膠或氣墊等彈性裝置卸料，常兼作壓邊、壓料裝置或凸模導(dǎo)向。