安裝耳環(huán)級冷沖壓模具分設計設計

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1、 （2013 屆） 本科畢業(yè)設計（論文） 學 院（部）： 機械工程學院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 學 生 姓 名： 焦鳳飛 班 級： 材料092 學號 09405701134 指導教師姓名： 朱亨榮 職稱 講師

2、徐躍進 職稱 教授 最終評定成績 2013 年 5 月 摘 要 本設計為一墊板的冷沖壓模具設計，根據設計零件的尺寸、材料、批量生產等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結構方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中在結構設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模

3、、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結構設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。 關鍵詞：模具；沖裁件；凸模；凹模；凸凹模 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACT The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first

4、part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Di

5、e Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, p

6、unch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in-depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis a

7、nd ultimately to complete this graduation project. Keywords:mold; stamping parts; punch; die; punch and die 主要符號表 目 錄 第1章 緒論 1 1.1 中國沖壓模具現(xiàn)狀 1 1.1.1 模具CAD/CAM技術狀況 1 1.1.2 模具設計與制造能力狀況 2 1.2 沖壓模具的發(fā)展重點與展望 3 1.2.1 沖壓模具產品發(fā)展重點 3 1.2.2 沖壓模具技術發(fā)展重點 3 1.3 中國沖壓模具的發(fā)展趨勢 4 第2章

8、 沖壓件工藝性分析 5 2.1 產品分析 5 2.1.1 零件介紹 5 2.2 沖壓工藝分析與排樣設計 6 2.2.1 沖壓工藝性分析 6 2.2.2 排樣設計 6 2.2.3 排樣圖 7 第3章 壓力機的選擇和模具中心的確定 9 3.1 壓力機的選擇 9 3.1.1 沖壓力的計算 9 3.1.2 壓力機的選擇 9 3.2 壓力中心的計算 11 第4章 模具結構形式的選擇 13 4.1 定位方式及定位零件 13 4.1.1 導料板的選用 13 4.1.2 定距側刃的選用 13 4.2 導正銷 13 4.3 托料釘 14 4.4 卸料裝置的選用 14 4.5

9、 始用擋料銷 15 第5章 模架的結構形式的和相關尺寸 16 5.1 模架的結構形式 16 5.2 模具的相關尺寸 16 第6章 模具工作零件設計 17 6.1 凸凹模間隙確定 17 6.1.1 沖裁間隙的選擇 17 6.1.2 沖裁間隙對沖裁件的影響 17 6.1.3 沖裁間隙對尺寸精度的影響 17 6.1.4 沖裁間隙對沖裁力的影響 17 6.1.5 沖裁間隙對模具壽命的影響 18 6.1.6 合理確定沖裁間隙的理論依據 18 6.1.7 合理沖裁間隙的選擇 18 6.2 凸凹模的外形尺寸 19 6.2.1 凸凹模刃口尺寸計算的原則 19 6.2.2 凸凹模刃

10、口尺寸的計算方法 20 6.2.3 凸凹模刃口尺寸具體計算 20 6.3 凸凹模長度計算 23 6.4 彎曲壓包模設計計算 23 6.5 凸凹模的固定方式 24 6.5.1 凸模的固定方式 24 6.5.2 凹模的固定方式 25 第7章 壓力機校核 25 7.1 公稱壓力 25 7.2 形成次數 26 7.3 工作臺面尺寸 26 7.4 閉合高度 26 第8章 模具的安裝調整和安全措施 26 8.1 壓力機的安裝調整 26 8.2 沖壓工作的安全措施 27 結 論 27 參考文獻 28 致 謝 29 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 第1章

11、緒論 1.1 中國沖壓模具現(xiàn)狀 根據考古發(fā)現(xiàn)，早在2000多年前，我國已有沖壓模具被用于制造銅器，證明了中國古代沖壓成型和沖壓模具方面的成就在世界領先。1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀60年代開始生產精沖模具。在走過了漫長的發(fā)展道路之后，目前我國已形成了300多億元（未包括港、澳、臺的統(tǒng)計數字，下同。）各類沖壓模具的生產能力。 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具國內也能生產了。精度達到1~2μm，壽命2億次左右的多工位級進模國內

12、已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到Ra≦1.5μm的精沖模，大尺寸（Φ≧300mm）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平[1]。 1.1.1 模具CAD/CAM技術狀況 我國模具CAD/CAM技術的發(fā)展已有20多年歷史。由原華中工學院和武漢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)。由華中工學院和北京模具廠等于1986年共同完成的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模CAD/CAM系統(tǒng)也于同年完成。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

13、/CAM技術。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)的汽車車身與覆蓋件模具CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)于1996年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和CAD/CAM軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE軟件并開始用于生產。 模具CAD/CAM技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五”、“九五”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量的C

14、AD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美國CV公司的CADS5，英國DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，還引進了AutoCAD、CATIA等軟件及法國Marta-Daravision公司用于汽車及覆蓋件模具的Euclid-IS等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM技術。DL圖的設計和模具結構圖的設計均已實現(xiàn)二維CAD，多數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發(fā)的領域。在

15、沖壓成型CAE軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在生產實踐中得到成功應用，產生了良好的效益。 ? 快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣件制作難等問題，實現(xiàn)了以三維CAD模型作為制模依據的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為汽車行業(yè)新車型的開發(fā)、車身快速試制提供了覆蓋件制作的保證，它標志著RPM應用于汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。 ? 圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現(xiàn)

16、出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現(xiàn)出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。 1.1.2 模具設計與制造能力狀況 ?? 在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現(xiàn)在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現(xiàn)代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要和國際先進水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高

17、的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和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，在轎車模具國產化進程中前進了一大步，但在制造質量、精度、制造周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。 ? 標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際水平。但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。 ? 汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完善，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

18、用已越來越多。NC、DNC技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工和超精加工。這些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 ? 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊接技術也得到了應用。 1.2 沖壓模具的發(fā)展重點與展望 發(fā)展重點的選取應根據市場需求、發(fā)展趨勢和目前狀況來確定?？煞譃楫a品重點、技術重點兩個方面來研究。 1.2.1 沖壓模具產品發(fā)展重點 ? 沖壓

19、模具共有7小類，并有一些按其服務對象來稱呼的一些種類。目前急需發(fā)展的是汽車覆蓋件模具，多功能、多工位級進模和精沖模。這些模具現(xiàn)在產需矛盾大，發(fā)展前景好。 汽車覆蓋件模具中發(fā)展重點是技術要求高的中高檔轎車大中型覆蓋件模具，尤其是外覆蓋件模具。高強度板和不等厚板的沖壓模具及大型多工位級進模、連續(xù)模今后將會有較快的發(fā)展。多功能、多工位級進模中發(fā)展重點是高精度、高效率和大型、高壽命的級進模。精沖模中發(fā)展重點是厚板精沖模大型精沖模，并不斷提高其精度[2]。 1.2.2 沖壓模具技術發(fā)展重點 模具技術未來發(fā)展趨勢主要是朝信息化、高速化生產與高精度化發(fā)展。因此從設計技術來說，發(fā)展重點在于大力推廣CA

20、D/CAE/CAM技術的應用，并持續(xù)提高效率，特別是板材成型過程的計算機模擬分析技術。模具CAD、CAM技術應向宜人化、集成化、智能化和網絡化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。 為了提高CAD、CAE、CAM技術的應用水平，建立完整的模具資料庫及開發(fā)專家系統(tǒng)和提高軟件的實用性十分重要。從加工技術來說，發(fā)展重點在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是發(fā)展高速銑削、高速研拋和高速電加工及快速制模技術。高精度加工目前主要是發(fā)展模具零件精度1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工。提高模具標準化程度，搞好模具標準件生產供應也是沖壓模具技術發(fā)展重點之一。為了提高沖壓模

21、具的壽命，模具表面的各種強化超硬處理等技術也是發(fā)展重點。 對于模具數字化制造、系統(tǒng)集成、逆向工程、快速原型/模具制造及計算機輔助應用技術等方面形成全方位解決方案，提供模具開發(fā)與工程服務，全面提高企業(yè)水平和模具質量，這更是沖壓模具技術發(fā)展的重點。 1.3 中國沖壓模具的發(fā)展趨勢 根據國內和國際模具市場的發(fā)展狀況，以及未來我國的模具行業(yè)做出調整后，將呈現(xiàn)出十大發(fā)展趨勢：一是模具日趨大型化；二是模具的精度將越來越高；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高；五是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；六是模具標準化和標準件的應用將日漸廣泛；七是快速經

22、濟模具的前景十分廣闊；八是壓鑄模具的比例將不斷提高；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術含量將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大。這就是我國模具行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。 第2章 沖壓件工藝性分析 2.1 產品分析 圖2.1為產品零件圖： 圖2.1 產品零件圖 2.1.1 零件介紹 該零件為耳環(huán)安裝零件，材料為08F，厚度2.6mm。具有強度低和硬度、塑性、韌性好，易于深沖、拉延、彎曲和焊接等特點[3]。常用作深沖壓和深拉延的容器，如搪瓷制品、儀表板、汽車駕駛室蓋板等。 圓鋼用

23、作心部強度要求 不高的滲碳或氰化零件。零件中Φ4mm凸包作焊接點用，為保證焊接質量，對凸包高度差有要求。R31.8mm圓弧面為焊接定位面，4個淺槽和2個Φ3.5mm孔為工藝槽孔，Φ14mm孔為安裝孔。精度等級IT14級。 2.2 沖壓工藝分析與排樣設計 2.2.1 沖壓工藝性分析 該零件存在兩個方向的彎曲成型，故對模具結構有較高要求。經分析決定采取先沖裁再彎曲的設計。由于先沖裁成型的孔在彎曲后會產生變形，因此在沖外輪廓及內孔的時候將變形預先考慮，對外型進行尺寸上的修改，再由不斷的實驗確定預先沖裁的尺寸已達到理想的成型效果。且由于存在兩個方向的彎曲，故單獨的零件彎曲難以形成力的平衡，綜上，

24、采用兩面對稱的排樣形式進行成型。 2.2.2 排樣設計 該零件要求大批量生產，且存在兩個方向的彎曲成型，從節(jié)約材料和模具結構盡量簡化的角度考慮，有兩種排樣形式可以選擇： 方案1如圖2.2所示 圖2.2 排樣設計方案1 方案2如圖2.3所示 圖2.3 排樣設計方案2 綜合考慮兩種排樣方案。兩種方案均能實現(xiàn)成型的目的，且方案一工步數量要求相對較小，材料利用率相對更好，經濟效益更好，但是由于各個工位之間安排過于緊湊在安裝凸模時可能會造成困難。故產生方案2，加入合適的孔工位，在保證沖壓質量的同時，又遍于模具的制造和安裝。10個工位依次為，沖定距側刃——切邊——空位——沖小

25、孔——沖橢圓孔——壓凸包——彎曲——空位——切斷。 2.2.3 排樣圖 2.2.3.1零件展開尺寸的計算 由課本公式L= L1 + L2 + 2π(r + kt)a/360°[3] （公式中L1,L2分表表示彎曲處兩側的直邊長度。 r表示彎曲半徑。t表示板料厚度。a表示彎曲角。k為系數由r/t的值來確定） 帶入響應數值： a = 90.5°，t = 2.6mm，r = 2mm，查表可得k = 0.27。. L = 14.5 + 17.4 + 2π（2 + 0.27 x 2.6）90.5/360 = 36.168mm。 2.2.3.2搭邊值的計算 查課本中響應表格確定零件與零件

26、的搭邊值為3mm，零件與板料邊緣的搭邊值為4mm。 2.2.3.3條料寬度與板料利用率的計算 條料寬度計算： （式中：D—工件垂直于送料方向的最大尺寸（mm） a—側搭邊（mm） —條料寬度的公差， n—側刃數 C—側刃沖切的料邊寬度（mm）） 板料利用率[4]計算： （公式中：n一個進距內零件數量。A零件的面積。B一個進距內條料寬度。一個進距內條料長度。） 第3章 壓力機的選擇和模具中心的確定

27、 3.1 壓力機的選擇 3.1.1 沖壓力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機、設計模具和檢驗模具強度。壓力機的噸位必須大于沖裁力。 查表得知：08F，抗拉強度=295MPa[5]。由公式依次計算各部分沖壓力： 由AutoCAD直接測量出剪切總長度：L=300mm 沖裁力： F沖= KLt0.8= 1.33002.60.8295 = 240000 N (公式中K系數，對于碳素工具鋼取值1.3。L剪切長度。t板料厚度。材料的抗拉強度) 卸料力：查課本表得Kx=0.03 F卸=KxF沖 = 0.03240000 = 7200 N 推件力：查課本表得Kt=0.04

28、5 n==5/2.6 F推=KtnF沖 = 0.045（5/2.6）240000 = 21600 N 自由彎曲力= (公式中C，K為系數分別去0.7,1。T板料厚度。材料的抗拉強度。r彎曲半徑) 由于本零件存在兩個方向的彎曲，故應分別計算自由彎曲力。 F彎 = + = 14026N 總沖壓力 F總=F沖+F卸+F推+F彎=240000+7200+21600+14026 =282826N283 KN 3.1.2 壓力機的選擇 3.1.2.1 壓力機參數的選擇 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

29、關[6]。 沖壓類型與應用 1.開式壓力機：在中、小型的沖裁件、彎曲件或拉深件的沖壓生產中，主要選用 開式壓力機。 2．閉式壓力機：在大、中和精度高的沖壓生產中，主要選用閉式壓力機。 3．液壓機：在小批量和大型拉深、彎曲和成型件的生產中多選用液壓機。打算內液壓機一般不適于沖裁工作。 4．高速壓力機：用于大批量生產。通常于連續(xù)模和自動送料裝置配套使用。 5．精壓機：用于精壓和體積精壓等工藝。 6．精沖壓力機：用于精沖工藝，采用專用精沖模具，也可在普通壓力機上實現(xiàn)精沖。 3.1.2.2 沖壓設備的選用原則 沖壓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

30、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，選用設備時主要應考慮下述因素： 1.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所所使用的模具。 4.沖壓設備的行程次數是否滿足生產率的要求等。 3.1.2.3沖壓設備的選用 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機的標稱壓力選擇設備。 故壓力機的標稱壓力應大于（2831.3）kN=364kN

31、。 根據計算總力，查《沖壓手冊》表初選定型號為JA31—40A的壓力機。當模具結構尺寸確定后，可對壓力機的閉合高度，模具安裝尺寸進行校核。 表3.1 壓力機參數 公稱壓力/kN 400 滑塊行程/mm 100 滑塊行程次數/ 次/min 80 最大閉合高度/mm 400 工作臺尺寸：前后/mm 420 工作臺尺寸：左右/mm 630 墊板尺寸：厚度/mm 40 模柄孔尺寸：直徑/mm 50 模柄孔尺寸：深度/mm 70 3.2 壓力中心的計算 模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊

32、的中心線相重合。否則，沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質量和降低模具壽命甚至損壞模具。在實際生產中，可能會出現(xiàn)由于沖件的形狀特殊或排樣特殊，從模具結構設計與制造考慮不宜使壓力中心與模柄中心線相重合的情況，這時應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機允許的范圍。 壓力中心的計算相對復雜，因此我采用了AutoCAD來計算壓力中心的方法。先將沖壓區(qū)域變成面域，再通過“massprop”命令得出相關屬性如果3.1所示。 圖3.1 AutoCAD計算壓力中心 壓力中心的計算相對復雜，因此我采用了AutoCAD來計

33、算壓力中心的方法。先將沖壓區(qū)域變成面域，再通過“massprop”命令得出相關屬性如果3.1所示。然后通過質心坐標確定模具的壓力中心。結果如圖3.2所示。 圖3.2 壓力中心 第4章 模具結構形式的選擇 4.1 定位方式及定位零件 4.1.1 導料板的選用 導料板的作用：引導條料或帶料進入模具（凹模）的板狀導向零件。在本套模具中，我設計采用選用分離式的導料板，外形尺寸縱向長度有凹模長度決定。 4.1.2 定距側刃的選用 定距側刃的作用：采用沖裁級進模沖裁時，先在條料的側邊沖切一

34、定形狀的缺口，條料送進步距就以缺口定距。 在本套模具中，由于制件兩道工序之間的距離相對較大，步距與兩個制件的距離一致，即為34.7mm.采用單側刃，提高制件的精度。 側刃的的結構如圖4.1所示，這種側刃所產生的毛刺處在側刃齒形沖出的寬缺 口中，對定距精度沒有影響，定距精度較高。 圖4.1 壓力中心 側刃的制造公差按h6確定，帶側刃的模具，一般都在側刃孔旁的導料板上裝 有擋塊，以減輕導料板對擋料臺階的磨損。 4.2 導正銷 由于該零件雙側彎曲的特殊結構，為保證兩面彎曲正常進行，且能正常在凹模面上進行倒料，故在設計模具時我采用了托料釘進行抬料。由于模具結構的限

35、制只能將抬料釘布置在中央，故限制了安放導正銷的位置已經導致孔的沖裁，因此在此套模具中不采用導正銷的設計。 4.3 托料釘 在沖壓模具中，可以起到抬起板料的結構有托料釘，托料管和托料塊三種。托起的高度一般應使條料最低部位高出凹模表面1.5mm~2mm，同時應使被托起的條料上平面低于剛性卸料板下平面(2~3)t左右，這樣才能使條料送進順利。托料釘的優(yōu)點是可以根據托料具體情況布置，托料效果好，凡是托料力不大的情況都可采用壓縮彈簧作托料力源。托料釘通常用圓柱形，但也可用方形（在送料方向帶有斜度）。托料釘經常是成偶數使用，其正確位置應設置在條料上沒有較大的孔和成形部位下方。對于剛性差的條料應采用托料

36、塊托料，以免條料變形。托料管設在有導正孔的位置進行托料，它與導正銷配合（H7/h6），管孔起導正孔作用，適用于薄料。這些形式的托料裝置常與導料板組成托料導向裝置。 由于該零件雙側彎曲的特殊結構，在R31.8的彎曲成型完成的同時如果想R2的彎曲成型也能進行，則在進行R31.8的成型時至少要產生10mm的高度差。以保證兩個彎曲能夠同時成型。再進行了分析以及資料的查閱后，為了保證模具結構簡單，成型效果好，我選擇了托料釘的設計，如圖4.2。 圖4.2 托料釘 圖4.3 壓料桿 在對應的凸模位置，采用B型

37、圓形凸模加工后，起到一個下壓的作用。如圖4.3。 4.4 卸料裝置的選用 卸料裝置分為三種：1固定卸料，2彈性卸料，3剛性卸料。 固定卸料具有卸料力大，卸料可靠，無壓料作用等特點。 彈性卸料具有兼卸料及壓料作用，沖件質量較好，平直度較高等特點。 剛性卸料具有卸料力大，卸料板與凹模間距較大等特點。 對于本沖裁，落料級進模，已選用最簡單的卸料裝置，即彈壓卸料裝置，彈壓卸料板既起卸料作用也起壓料作用，所以沖件直平度較高，結構簡便易于制造。節(jié)約成本。在沖裁前將板料壓平，防止沖裁件翹曲。如圖4.4所示。 圖4.4 彈性卸料板 4.5 始用擋料銷 為了保證首件沖裁的正確定距，采用始

38、用擋料銷，采用使用擋料銷的目的是為了提高材料利用率。對于批量生產尤其重要。如圖4.5所示。 圖4.5 始用擋料銷 第5章 模架的結構形式的和相關尺寸 5.1 模架的結構形式 模架是模具的主體結構，他是連接冷沖模具工作零件的部件，所以選用模架相當重要，根據落料模的要求，要求操作方便，且偏移力不大，選擇模架結構時要根據工件的受力變形特點，坯件定位，出件方式，材料的送進方向，導柱受力狀態(tài)，操作是否方便等方進行綜合考慮。故依據JB/T8050-1999標準，選用兩導柱后置的模座結構如圖5.1所示。沖模的主要零件都是通過螺釘、銷釘連接到模架上，構成一幅完整的沖模結構方

39、可使用。 圖5.1 后側導柱模架 5.2 模具的相關尺寸 首先由排樣圖確定沖裁板料的最大尺寸b和l，再根據經驗公式 L = l + 2c;B = b + 2c 。分別得出模具在長寬方向的大致尺寸如圖5.2所示。經測量 l = 328, b = 128. 查設計手冊得到c = 50. 因此確定 L = 428，B = 228. 查設計手冊確定模架尺寸，選擇模具周界400 x 250的模架，其余零件均可查表獲得。 圖5.2 模具尺寸計算示意圖 第6章 模具工作零件設計 6.1 凸凹模間隙確定 6.1.1 沖裁間隙的選擇 沖裁間隙指凸、凹模刃口間隙的距離。沖裁間隙是

40、沖壓工藝和模具設計中的重要參數，它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。根據沖裁件尺寸精度、剪切質量、模具壽命和力能消耗等主要因素，將金屬材料沖裁間隙分成三種類型[3]：Ⅰ類（小間隙），Ⅱ類（中等間隙），Ⅲ類（大間隙）。 6.1.2 沖裁間隙對沖裁件的影響 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(xiàn)光亮帶，在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。毛刺雖長單易去除，只要中間撕裂不是很深，仍可用。 2、間隙過大時，材料的彎曲與拉伸增大，拉伸應力增大，材料

41、容易被撕裂，使制件的光亮代減小，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。 6.1.3 沖裁間隙對尺寸精度的影響 沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與公差尺寸的差值。這個差值包含兩個方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。其中凸、凹模間隙是影響凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。 當凸、凹模的間隙較大時，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，鼓薄板沖裁時制件尺寸偏差減小。在間隙較小時，由于材料受凸、凹模擠壓力大，故沖

42、裁完后，材料的彈性恢復使落料件尺寸增大，沖孔孔徑減小。 6.1.4 沖裁間隙對沖裁力的影響 隨著間隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。但是繼續(xù)增大間隙時，會因從凸、凹模刃口處產生的裂紋不重合，沖裁力減小。 由于間隙的增大，使沖裁件的光亮面變小，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、頂件力也迅速增大。 6.1.5 沖裁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。

43、 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小；但當間隙繼續(xù)增大時，卸料力增加，又影響模具磨損，一般間隙為（10%--15%）t時磨損最小模具壽命較高。間隙小時，落料件梗塞在凹模洞口的漲裂力也大。 6.1.6 合理確定沖裁間隙的理論依據 由以上分析可見，凸、凹模對沖裁件質量、沖裁力、模具壽命等都有很大的影響。因此，在設計和制造模具時有一個合理的間隙值，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。生產中常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,最大值稱為最大合理間隙。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

44、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- )tanβ 由上式可看出，間隙z與材料厚度t、相對切入深度/t及破裂角β有關。對硬而脆的材料， /t有較小值時，則合理間隙值較大。對軟而韌的材料，/t有較大值，則合理間隙值較小。板厚越大，合理間隙越大。 由于理論計算在生產中不便使用，故目前廣泛使用的是經驗數據。 6.1.7 合理沖裁間隙的選擇 表6.1沖裁模較大單面間隙（部分）[8] 材料 厚度 08、10、35、09Mn、Q235

45、、B3 Q235 40、50 65Mn 最小值 最大值 最小值 最大值 最小值 最大值 最小值 最大值 0.5 0.020 0.030 0.020 0.030 0.020 0.030 0.020 0.030 0.6 0.024 0.036 0.024 0.036 0.024 0.036 0.024 0.036 0.8 0.036 0.052 0.036 0.052 0.036 0.052 0.036 0.052 0.9 0.045 0.063 0.045 0.063 0.045 0.063 0.045

46、 0.063 1.0 0.050 0.070 0.050 0.070 0.050 0.070 0.0450 0.063 1.2 0.063 0.090 0.066 0.090 0.066 0.090 1.5 0.066 0.120 0.085 0.120 0.085 0.120 2.0 0.123 0.180 0.130 0.190 0.130 0.190 間隙的選擇可以按照如下原則：對于斷面垂直度與尺寸公差要求較高的工件，選擇較小的合理間隙值。這時沖裁力與模具壽命作為次要因素來考慮。對于斷面垂直度與尺寸公差

47、要求的前提下，應以降低沖裁力、提高模具壽命為主，采用較大的合理間隙值。 部分沖裁件的單面間隙值見表6.1。 由表格可知，此復合模的最小單面間隙為=0.18 mm，最大單面間隙=0.25mm。 6.2 凸凹模的外形尺寸 沖裁剪的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸精度，合理間隙的數值也必須靠模具刃口的尺寸及公差來保證。正確確定模具刃口尺寸及公差，將會直接影響到沖裁產生的技術經濟效果，因此它是設計沖裁模的主要任務之一。 6.2.1 凸凹模刃口尺寸計算的原則 在計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別考慮，其原則如下。 （1） 落料時，應以凹模刃口尺寸為基準。凹模的基本尺寸取落料件尺寸公差

48、范圍內的較小尺寸。凸模的基本尺寸則是用凹模的基本尺寸減去最小合理間隙。 （2） 沖孔時，應以凸模尺寸為基準。凸模基本尺寸取沖件孔尺寸公差范圍內的較大尺寸。凹模的基本尺寸則是用凸模的基本尺寸加上最小合理間隙。 （3） 凸凹模刃口的制造公差應根據沖裁件的尺寸公差和凸凹模的加工方法來確定，既要保證沖裁間隙要求并沖出合格的零件，又要便于模具加工。 （4） 根據工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級。一般取比工件精度高2~3級的精度，考慮到凹模比凸模的加工稍難，凹模比凸模低一級。 6.2.2 凸凹模刃口尺寸的計算方法 凸凹模刃口尺寸的計算方法與加工方法有關，可分為兩類。 （1） 凸凹

49、模分別加工時的計算法：凸凹模分別加工時要求分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標注在凹凸模的設計圖樣上。這種加工的優(yōu)點是凹凸模具有互換性，便于成批制造。但由于受沖裁間隙的限制，要求凹凸模的制造公差較小，所以這種加工方法主要適用于簡單規(guī)則形狀（圓形，方形或矩形）的沖件。 （2） 凹凸模配作加工時的計算法：凹凸模配作加工的特點是模具的間隙有配作保證，工藝比較簡單，不必校核的條件，并且還可以放大基準件的制造公差（一般可取沖壓件公差的1/4），從而使制造比較容易，因此目前一般工廠常常采用此種方法，而且該方法特別適用于沖裁薄板件（因為很小）和復雜形狀見的沖模加工。 6.2.3 凸凹模刃口尺寸具體

50、計算 綜上所述，在本次沖壓模具的設計中，我采用凸凹模配作加工的計算方法來。 沖裁尺寸如6.1所示（橢圓孔具體尺寸由于需要由實驗來確定，故此處不進行計算）： 圖6.1 沖裁尺寸 由于此為沖孔工藝（計算凸模尺寸再配作凹模） 1）A類尺寸：即凸模磨損后凸模尺寸會變大的尺寸 R2 13.34mm 5.64mm R12 由公式 公式中Ad為凹模刃口尺寸， A為工件尺寸，x為摩擦系數(由板料厚度和公差決定)，Δ為零件的工差（IT14）。 計算結果如表6.2所示。 表6.2沖孔凸模A類尺寸計算 基本尺寸 落料件尺寸 計算過程 結果 5.64mm 5.640-0

51、.3 （5.64 - 0.3 x 0.75)+0.080 5.42+0.080 13.34mm 13.340-0.43 （13.34 - 0.43 x 0.75)+0.130 13.02+0.130 R12 120-0.43 （12 - 0.43 x 0.75)+0.110 11.68+0.110 R2 20-0.25 （2 - 0.25 x 0.75)+0.060 1.81+0.060 2）B類尺寸：即凸模磨損后凸模尺寸會變小的尺寸 2mm 由公式 公式中Bd為凹模刃口尺寸， B為工件尺寸，x為摩擦系數(由板料厚度和公差決定)，Δ為零件的工差（I

52、T14）。 計算結果如表6.3所示： 表6.2沖孔凸模B類尺寸計算 基本尺寸 落料件尺寸 計算過程 結果 5mm 5+0.30 （5 + 0.3 x 0.75)0-0.08 5.220-0.08 14.81mm 14.81+0.430 （14.81 + 0.43 x 0.75)0-0.11 15.130-0.11 10mm 10+0.430 （10 + 0.43 x 0.5)0-0.11 10.220-0.11 18.54mm 18.54+0.430 （18.54 + 0.43 x 0.5)0-0.11 18.760-0.11 40.65mm

53、 40.65+0.620 （40.65 + 0.62 x 0.5)0-0.15 40.960-0.15 51.15mm 51.15+0.740 （51.15 + 0.74 x 0.5)0-0.19 51.520-0.19 4mm 4+0.30 （4 + 0.3 x 0.75)0-0.08 4.220-0.08 2mm 2+0.250 （2 + 0.25 x 0.75)0-0.06 2.190-0.06 34.7mm 34.7+0.620 （34.7 + 0.62 x 0.5)0-0.15 35.010-0.15 3）C類尺寸：即凸模磨損后不變的

54、尺寸 1mm 20.68mm 13.34mm 取其零件尺寸為1±0.12mm 20.68±0.26 由公式 公式中Cd為凸模刃口尺寸， C為工件尺寸，Δ為零件的工差（IT14）。 計算結果如下： 1mm 1±0.12 C = 1±0.03 20.68mm 20.68±0.26 C = 20.68±0.07 6.3 凸凹模長度計算 凸模長度L = 凸模固定板厚度 + 卸料板厚度 + 彈簧預壓后的長度 由此公式得出凸模長度為105mm。如果6.2所示。 凹模為了便于排料選擇設計為通孔，結果如圖6.3所示。凹模厚度由公式 H = k1k2 公式中k1

55、k2為系數，查表得分別為1.3,1.6 F沖 = 283KN，因此可得出凹模厚度為60mm。 圖6.2 凸模長度計算示意圖 圖6.3 凹模長度計算示意圖 6.4 彎曲壓包模設計計算 彎曲和壓包模在長度方向上與沖裁凸模有10mm的長度差如圖6.4所示，這個是因為考慮到雙向彎曲而設計的10mm的抬料，因此需將彎曲凸模和壓包凸模的長度減小10mm,此外在生產中應給予兩個工件長度方向上負公差以保證成型順利進行。 圖6.4 彎曲凸模長度計算示意圖 6.5 凸凹模的固定方式 6.5.1 凸模的固定方式 沖孔的凸模，按照如圖所示的國家標準院凸模結構及固定形式，凸模

56、與固定板的配合h7/m6的配合[9]（如圖6.5） 圖6.5 圓形凸模固定方式 對于制件外形的凸模，屬于異型，為使凸模加工方便，異型凸模做成斷面，成為直通式。其固定方式采用鉚釘固定（如圖6.6），也可以采用低熔點的合金或粘接劑固定[10]。 圖6.6 異形凸模固定方式 對于彎曲凸模的固定方式，我采用了掛臺加上螺栓鎖緊的固定方式，如圖6.7所示。 圖6.7 彎曲凸模固定方式 6.5.2 凹模的固定方式 由于凹模設計為兩塊整體式凹模，因此采用銷釘導柱螺栓鎖緊的方式固定即可，如圖6.8所示。 圖6.8 模固定方式

57、 第7章 壓力機校核 7.1 公稱壓力 根據公稱壓力的選取壓力機型號為JA31—40A,它的壓力為400KN>283KN x 1.3,所以壓力得以校核; 7.2 形成次數 行程次數為105次/min.因為生產批量為中批量,又是手工送料,不能太快,因此是得以校核. 7.3 工作臺面尺寸 根據下模座L×B=400mm×250mm,且每邊留出60~100mm,即L1×B1=520mm×370mm,而壓力機的工作臺面L2×B2=630mm×420mm，故符合要求,得以校核; 7.4 閉合高度 由壓力機型號知Hmax=400mm M=100 H1=40 Hmin=Hm

58、ax–M= 400-100=300 (M為閉合高度調節(jié)量/mm,H1為墊板厚度/mm) 由公式得:( Hmax–H1)-5≥H≥( Hmin–H1)+10,得 (400–40)-5≥333-20≥(300–40)+10 即 355≥313≥270 ,所以所選壓力機合適,即壓力機得以校核. 第8章 模具的安裝調整和安全措施 8.1 壓力機的安裝調整 在壓力機上安裝、調整是一件很重要的工作，沖模安裝和調整不好，輕則造成沖件報廢，重則威脅人身和設備的安全。 沖模安裝的一般注意事項； （1） 調整工作臺，準備工具，材料圖紙，模具 （2） 關閉壓力機電

59、源開關。 （3） 給壓力注油，和上讓壓力機空轉，觀察設備的運行狀況。 （4） 檢查壓力機上的打料裝置，應將打料螺釘調整到最高，以免調整壓力機閉合高度是在折彎。 （5） 檢查壓力機和沖模的閉合高度。 （6） 沖模前，應將上下模座和滑塊地賣弄的油污揩拭干凈，并檢查無異物。 8.2 沖壓工作的安全措施 目前，許多企業(yè)在利用沖壓方法加工生產時，仍舊沿用著簡單的手工作業(yè)方法，即用手直接在模腔內裝取零件，而且，大量的沖壓設備都擔負著多種產品或多種工序的制造任務。在這種情況下，如果沖壓設備和模具沒有安全防護裝置，就極易發(fā)生傷手事故。所以，在沖壓生產中加強安全防護、安全管理和提高機械化程度，是防止

60、事故發(fā)生的一項重要任務防止沖壓事故的預防措施有多種。首先必須加強安全管理措施，其次是采取安全技術措施，二者缺一不可。 結 論 經過近不懈的努力我的畢業(yè)設計設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這些年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 剛拿到課題的時候，自己完全不知道從哪里入手，在老師的耐心指導下,總算了解了設計的流程,怎么樣去完成任務書和在設計中要注意的問題與解決方案,比如,成型零件的結構設計中,凹模采用組合式可以簡化復雜的機加工藝,有利

61、于模具成型零件的熱處理和模具的修復；圖紙的明細表中應有零件的材料、規(guī)格、數量、備注等一些內容；開模次序的確定,并采用相應機構來確保這種開模次序的實現(xiàn)。 在進行畢業(yè)設計的過程中，我還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。 在此要感謝老師對我悉心的指導，感謝老師給我提出了許多不足。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并通過網絡和學習設計輔助軟件等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立

62、了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。 參考文獻 [1] 曾霞文 徐政坤主編.冷沖壓工藝及模具設計.長沙：中南大學出版社，2006:33-34 [2] 王 芳主編.冷沖壓模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，1999:78 [3] 梁耀能主編.工程材料及加工工程.北京：機械工業(yè)出版社，2001:72-74/193 [4] 張秉璋編著 板材沖壓模具設

63、計 1997年 第一版 西北工業(yè)大學出版社 :189 [5]肖景容，姜奎華主編 沖壓工藝學 2002 年 第一版 機械工業(yè)出版社 :103-105 [6] 郝濱海主編 《沖壓模具簡明設計手冊》 2004年 第一版 化學工業(yè)出版 社:203 [7] 虞傳寶主編 冷沖壓及塑料成型工藝與模具設計資料 1992年 第一版 機械工業(yè)出版社: 143-144 [8] 徐茂功 桂定一主編.公差配合與技術測量.北京：機械工業(yè)出版社，2000:69-70 [9] 王孝培主編.沖壓手冊（修訂本）.北京：機械工業(yè)出版社，1988 : 155 [10] 廖念釗 莫雨松等主編.

64、互換性與技術測量.北京：中國計量出版社，2000:111-114 [11] 譚海林 陳勇主編.模具制造工藝學.長沙：中南大學出版社，2006 :204-206/98 致 謝 隨著社會的發(fā)展，機械行業(yè)的模具專業(yè)在我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中成為一個越來越重要的分支。模具滲透著整個社會。不管在那個行業(yè)，都有模具的存在。日常生活中輕重工業(yè)，都離不開模具生產，模具就是為了得到所需要的產品。要什么樣的產品，就可以生產什么樣的模具，如（塑料模具 、冷沖壓模具、壓鑄模、橡膠模 ）。而目前形勢的需要，產品更新?lián)Q代更快更易，所以模具行業(yè)的發(fā)展空間很大

65、，有待我們去努力，去探索。 模具生產過程是一個循序漸進的過程，生產模具過程中可能用到的的機器有很多種類，如（電火花成型機、數控線切割、車床、銑床、刨床、磨床、鏜床等）。 三年的學習，我對模具設計與制造有了深刻的認識。面臨畢業(yè)期間，此次單獨設計一個模具，讓我了解了很多的模具結構、模具加工工藝、模具的用途。并且學到不少的書本上沒有的知識，就拿塑料模來說，對于影響模具壽命的因素，主要是模具的加工精度和材料的剛度，還有模具的材料，模具生產批量，模具結構等。影響模具的產品質量的主要因素也是模具的制造精度。。 通過這次畢業(yè)設計，我從理論和實踐上又更進一步的加深。模具結構設計的好壞直接影響產品質量和經濟。中國面臨世界的挑戰(zhàn)，在模具行業(yè)這方面，我希望日后能在模具這一行有所貢獻。 感謝我的導師朱亨榮老師，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 感謝我的朱老師，這片論文的每個實驗細節(jié)和每個數據，都離不開你的細心指導。而你開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的實驗室。 有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 學生簽名：焦鳳飛 日 期：2013年5月26日 29