畢業(yè)設計（論文）彎鉤連續(xù)模設計

1、<p>　　**** 學 院</p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書</p><p>　　題 目 </p><p>　　學 生 </p><p>　　系 別

2、 </p><p>　　專 業(yè) 班 級 </p><p>　　學 號 </p><p>　　指 導 教 師 </p>

3、<p>　　第一章 緒 言</p><p>　　改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以１５％左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；

4、中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。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(shù)字）各類沖壓模具的生產能力。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＭ技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。</p&g

5、t;<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　本設計進行了沖孔、切斷連續(xù)模的設計。文中簡要概述了沖壓模具目前的發(fā)展狀況和趨勢。對產品進行了詳細工藝分析和工藝方案的確定。按照沖壓模具設計的一般步驟，計算并設計了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、墊板、卸料板、拉簧、擋料銷、導正銷、導料板等。模架采用標準模架，選用了合適的沖壓設備。設計中對工作零件和

6、壓力機規(guī)格均進行了必要的校核計算。本模具采用了少廢料排樣，有自動定心裝置。</p><p>　　關鍵詞：連續(xù)模；沖壓設備；沖孔；切斷</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design of punching, cutting off consecutive modulus design. This

7、paper briefly outlined the Stamping Die current development status and trends. The product of a detailed analysis and the identification process. Stamping die design in accordance with the general steps to calculate and

8、design the sets on the main mold parts, such as : punch and die. Punch plate, plate and dump plate, coil, behind the marketing, and sales are guided I. information board. Die-standard model planes, to choose a s</p>

9、;<p>　　Keywords : Progressive dies; Stamping equipment; Punching; Cut.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要 …………………………………………………………………………3</p><p>　　英文摘要 ……………

10、……………………………………………………………4</p><p>　　第1章 前 言 …………………………………………………………………………………8</p><p>　　1.1沖壓模具市場情況 …………………………………………………………………9</p><p>　　1.2沖壓模具水平狀況 …………………………………………………………………9</p>

11、;<p>　　1.3沖壓模具未來的發(fā)展重點與展望 …………………………………………………11</p><p>　　第2章 沖壓件的工藝性分析 ……………………………………………………13</p><p>　　2.1沖壓件材料分析 ……………………………………………………………………13</p><p>　　2.2沖壓件結構工藝性及分析 …………

12、………………………………………………13</p><p>　　2.3模具結構形式和選材 ………………………………………………………………14</p><p>　　2.3.1模具結構形式 …………………………………………………………………14</p><p>　　2.3.2模具材料選擇 …………………………………………………………………14</p>

13、<p>　　第3章 沖壓工藝方案的確定 ……………………………………………………………16</p><p>　　第4章 工藝計算 …………………………………………………………………17</p><p>　　4.1彎曲件展開尺寸計算 ………………………………………………………………17</p><p>　　4.2材料的規(guī)格的選擇 ………………………

14、…………………………………………18</p><p>　　4.3排樣圖設計與材料利用率計算 ……………………………………………………18</p><p>　　4.3.1排樣圖的設計 …………………………………………………………………18</p><p>　　4.3.2材料利用率計算 ………………………………………………………………21</p>&

15、lt;p>　　4.4沖壓工藝力的計算 …………………………………………………………………21</p><p>　　4.4.1沖裁力的計算 …………………………………………………………………21</p><p>　　4.4.2卸料力及推件力的計算 ………………………………………………………22</p><p>　　4.5壓力中心的計算 ………………………

16、……………………………………………23</p><p>　　第5章 模具主要零部件的設計與選擇 ………………………………………………26</p><p>　　5.1圓形凸模的設計 ……………………………………………………………………26</p><p>　　5.1.1凸模長度計算 …………………………………………………………………26</p>&

17、lt;p>　　5.1.2承壓應力的校核 ………………………………………………………………27</p><p>　　5.1.3抗縱向彎曲應力校核 …………………………………………………………28</p><p>　　5.1.4圓形凸模固定端面的壓力 ……………………………………………………28</p><p>　　5.2切斷凸模的設計 ………………………

18、……………………………………………29</p><p>　　5.2.1凸模承壓應力的校核 …………………………………………………………29</p><p>　　5.2.2凸?？箍v向彎曲應力校核 ……………………………………………………30</p><p>　　5.2.3切斷凸模固定端面的壓力 ……………………………………………………30</p>

19、<p>　　5.3凹模的設計 …………………………………………………………………………31</p><p>　　5.3.1凹模孔口形式及主要參數(shù) ……………………………………………………31</p><p>　　5.3.2整體式凹模外形尺寸的確定 …………………………………………………31</p><p>　　5.3.3凹模強度校核 …………………

20、………………………………………………33</p><p>　　5.4拉簧的設計 …………………………………………………………………………34</p><p>　　5.4.1設計彈簧的一般步驟 …………………………………………………………34</p><p>　　5.4.2拉簧類型的選擇 ………………………………………………………………34</p>

21、<p>　　5.4.3彈簧材料及許用應力 …………………………………………………………35</p><p>　　5.4.4拉簧相關幾何尺寸的計算 ……………………………………………………37</p><p>　　5.4.5拉伸彈簧鉤環(huán)強度驗算 ……………………………………………………38</p><p>　　5.5凸模固定板的選擇 ……………

22、……………………………………………………38</p><p>　　5.6凸模墊板的選擇 ……………………………………………………………………39</p><p>　　第6章 確定凹凸模間隙及計算工作部分尺寸 …………………………………40</p><p>　　6.1沖裁間隙值的確定 …………………………………………………………………40</p>

23、<p>　　6.2凹、凸模刃口尺寸計算 ……………………………………………………………40</p><p>　　6.2.1確定凹凸刃口尺寸的原則 ……………………………………………………40</p><p>　　6.2.2沖裁模刃口尺寸的計算方法 …………………………………………………40</p><p>　　6.2.3沖裁模刃口尺寸的計算 ………

24、………………………………………………40</p><p>　　第7章 模具總體設計 ……………………………………………………………………43</p><p>　　7.1 定位零件的設計與選擇 ……………………………………………………………43</p><p>　　7.1.1擋料銷的選擇 …………………………………………………………………43</p>

25、<p>　　7.1.2定位板的設計 …………………………………………………………………43</p><p>　　7.1.3止退塊的設計 …………………………………………………………………43</p><p>　　7.1.4導料板的設計 …………………………………………………………………43</p><p>　　7.1.5導正銷的設計 ………………

26、…………………………………………………44</p><p>　　7.2卸料裝置的設計 ……………………………………………………………………45</p><p>　　7.2.1卸料板的設計 …………………………………………………………………45</p><p>　　7.2.2卸料彈簧的選擇 ………………………………………………………………46</p>

27、<p>　　7.2.3卸料彈簧有關尺寸計算 ………………………………………………………48</p><p>　　7.2.4卸料彈簧的窩座深度和安裝厚度 ……………………………………………48</p><p>　　7.2.5安裝孔內徑和孔底厚度 ………………………………………………………49</p><p>　　7.3連接桿的設計 …………………

28、……………………………………………………50</p><p>　　7.4支承座的設計 ………………………………………………………………………50</p><p>　　7.5凸模板的設計 ………………………………………………………………………51</p><p>　　7.6導向零件的選用 ……………………………………………………………………51</p>

29、;<p>　　7.7模架的選用 …………………………………………………………………………52</p><p>　　7.8模柄的選用 …………………………………………………………………………53</p><p>　　第8章 沖壓設備的選擇 ……………………………………………………………………55</p><p>　　8.1沖壓設備類型的選擇 ………

30、………………………………………………………55</p><p>　　8.2確定設備的規(guī)格 ……………………………………………………………………55</p><p>　　第9章 繪制模具圖與撰寫說明書 ………………………………………………………57</p><p>　　9.1裝配圖的繪制 ………………………………………………………………………57</p>

31、;<p>　　9.2模具零件圖的繪制 …………………………………………………………………57</p><p>　　9.3設計說明書的撰寫 …………………………………………………………………58</p><p>　　第10章 總 結 ………………………………………………………………………………59</p><p>　　參考文獻 …………………………

32、……………………………………………………………60</p><p>　　致 謝 ………………………………………………………………………………………61</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）是本科教學計劃的一個重要環(huán)節(jié)，是落實本科教育培養(yǎng)目標的重要組成部分，其主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用所

33、學知識，理論聯(lián)系實際，獨立分析、解決問題，使學生在科研選題、調查研究、檢查和查閱中外文獻資料、綜合分析、實驗設計及研究、計算、數(shù)據(jù)處理、文字表達等方面的能力得到綜合訓練，進而鞏固和加深所學的專業(yè)知識，提升學生全面素質。</p><p>　　近年來，制造業(yè)在科學發(fā)展觀的指引下邁入了新的發(fā)展階段，其中沖壓加工和模具技術更有顯著的進步。本人在綜合考慮了今后的工作和發(fā)展方向后，在這次畢業(yè)設計中選取了沖孔、切斷這一典型的連

34、續(xù)模結構進行設計，以鞏固自己的專業(yè)知識。</p><p>　　本說明書共有十章。第一章，簡要介紹了當前模具行業(yè)的發(fā)展狀況以及今后的餓發(fā)展趨勢。第二章到第九章，根據(jù)模具設計的基本步驟，依次進行了工藝分析，工藝計算，主要零部件的設計與計算和沖壓設備的選擇，最后談及了總裝圖和零件圖繪制的相關內容。本說明書最后一章總結了我在本次設計中遇到的問題和心得體會。說明書最后附有本次設計中所涉及到的所有參考文獻。在本次設計和論文撰

35、寫過程中始終得到了教研室老師和同組同學的大力支持和幫助，并參考了許多設計書籍的經(jīng)驗方法，老師還幫助我進行了圖紙審理和修改，在此均表示由衷的感謝！</p><p>　　由于本人水平有限，本說明書定存在許多不妥之處，懇請答辯組老師不吝賜教。</p><p>　　1.1 沖壓模具市場情況</p><p>　　我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了

36、很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場競爭激烈。</p><p>　　現(xiàn)摘錄中國模具工業(yè)協(xié)會發(fā)布的統(tǒng)計材料《2004年我國沖壓模具市場情況簡介》如下： 2004年我國沖壓模具總產出約為220億元，其中出口0.75億美元,約合6.2億元. 根據(jù)我國海關統(tǒng)

37、計資料,2004年我國共進口沖壓模具5.61億美聯(lián)社元,約合46.6億元.從上述數(shù)字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為266.6億元.其中國內市場需求為260.4億元,總供應約為213.8億元,市場滿足率為82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯

38、后于沖壓件生產,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到1.46億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數(shù)字之中。</p><p>　　1.2 沖壓模具

39、水平狀況</p><p>　　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12μm，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。</p><p>　　1）.模具CAD/CAM技術狀況

40、</p><p>　　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

41、中開始采用CAD/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。</p><p>　　21世紀開始CAD/CAM技術逐漸普及，現(xiàn)在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了CAD/CAM技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各CAE能力。</p><p>　　模

42、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(shù)控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)。如美國EDS的UG，美國ParametricTechnology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

43、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(shù)企業(yè)已經(jīng)向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數(shù)化設計也開始走向少數(shù)模具廠家技術開發(fā)的領域。</p><p>　　在沖壓成型CAE軟件

44、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。</p><p>　　快速原型(RP)與傳統(tǒng)的快速經(jīng)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(jù)的快速模具制造，并且保證了制件的精度，為</p&g

45、t;<p>　　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</p><p>　　汽車車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。</p><p>　　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)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。</

46、p><p>　　2）.模具設計與制造能力狀況</p><p>　　在國家產業(yè)政策的正確引導下，經(jīng)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。</p><p>　　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

47、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。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已

48、能生產部分轎車覆蓋件模具。</p><p>　　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。</p><p>　　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

49、。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。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。</p><p>　　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

50、成熟。激光切割和激光焊接技術也得到了應用。</p><p>　　3.專業(yè)化程度及分布狀況</p><p>　　我國模具行業(yè)專業(yè)化程度還比較低，模具自產自配比例過高。國外模具自產自配比例一般為30%，我國沖壓模具自產自配比例為60%。這就對專業(yè)化產生了很多不利影響?，F(xiàn)在，技術要求高、投入大的模具，其專業(yè)化程度較高，例如覆蓋件模具、多工位級進模和精沖模等。而一般沖模專業(yè)化程度就較低。由于自配比

51、例高，所以沖壓模具生產能力的分布基本上跟隨沖壓件生產能力的分布。但是專業(yè)化程度較高的汽車覆蓋件模具和多工位、多功能精密沖模的專業(yè)生產企業(yè)的分布有不少并不跟隨沖壓件能力分布而分布，而往往取決于主要投資者的決策。例如四川有較大的汽車覆蓋件模具的能力，江蘇有較強的精密沖模的能力，而模具的用戶大都不在本地。</p><p>　　1.3沖壓模具未來的發(fā)展重點與展望</p><p>　　1、沖壓模具產

52、品發(fā)展重點。</p><p>　　沖壓模具共有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。</p><p>　　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

53、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。</p><p>　　2、沖壓模具技術發(fā)展重點。</p><p>　　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CAD/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

54、術應向宜人化、集成化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展，并提高模具CAD、CAM系統(tǒng)專用化程度。</p><p>　　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

55、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(shù)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.。</p><p><b>　　沖壓件工藝分析</b>&

56、lt;/p><p>　　沖裁件的工藝性，是指沖裁件對沖裁工藝的適應性,即沖裁件的形狀結構、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差與尺寸基準等是否符合沖裁工藝的要求。沖裁件的工藝性對沖裁工件的質量、材料利用率、生產率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及沖壓設備的選用等都有很大的影響。一般情況下，對沖裁件工藝性影響最大是幾何形狀、尺寸、精度要求。良好的沖裁件工藝性能滿足材料省、工序少、產品質量穩(wěn)定、模具較易加工、操作方便且壽命較高

57、等要求，從而顯著降低沖裁件的制造成本。</p><p>　　2.1 沖壓件材料分析 </p><p>　　該零件的材料為冷軋鋼15，該鋼種是優(yōu)質碳素結構鋼，碳的質量百分數(shù)是0.07%～0.14％，屬于低炭鋼，屈服點=210MPa，抗拉強度=340MPa，延伸率不小于31％，斷面收縮率不小于55％，具有良好的沖壓、拉深、焊接性能，故廣泛用于制造冷沖壓零件。（參考文獻[7] 表8—4）&l

58、t;/p><p>　　2.2 沖壓件結構工藝性及分析 </p><p>　　沖裁件的結構形狀應盡可能簡單、對稱、避免復雜形狀的曲線，在許可的情況下，把沖裁件設計成少、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。該工件結構簡單，也無復雜形狀的曲線。</p><p>　　沖裁件各直線或曲線的連接處，盡量避免銳角。除在少、無廢料排樣或采用鑲拼模結構

59、時，都應有適當?shù)膱A角相連，以利于模具制造和提高模具壽命。工件圖如圖1.1所示：</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　此工件為彎鉤，有沖孔、切斷兩個工序特征，形狀較簡單，沒有極限沖裁特征，成形容易，適合沖裁。該制件上有兩個圓孔：4.3 mm和3.3mm,制件厚度t.為1.5mm。沖件上的孔與孔、孔與邊緣之間的距離不能過小，以避免工件變形、模

60、壁過簿或因材料易被拉入凹模而影響模具壽命。一般孔與孔最小間距：3.1t，孔邊距?。簩A孔為（11.5）t。沖裁件的精度要求，應在經(jīng)濟精度以內，對于該制件為普通沖裁件，其經(jīng)濟精度不高于IT11級，沖孔件比落料件高一級。沖裁件的尺寸精度以不高于ITl2級為宜。如無特殊要求，外形尺寸精度應低于ITl0級，內形尺寸精度應低于IT9級。對精度要求高于ITl0級的沖裁件，應在模具結構設計方面采取措施，若提高定位精度，采用彈壓卸料頂件裝置，提高模具制

61、造精度或采用精沖技術等。零件圖上尺寸均無公差標注，按IT14級處理。沖裁件的斷面質量是不高的，材料厚度和硬度的影響尤甚。通常材料厚度t＜1mm的零件，斷面粗糙度可達Ra=3.2m；t＞1mm的零件，斷面粗糙度將高于Ra=6.3m。（參考文獻[5] ）</p><p>　　2.3 模具結構形式和選材</p><p>　　2.3.1模具結構形式 </p><p>　　該

62、制件主要工序為：沖孔、切邊、切斷。采用連續(xù)模，結構緊湊，沖出的制件精度高，生產效率也高，適合大批量生產。采用自動送料，自動卸料，采用彈性卸料裝置，具有壓料作用，沖裁質量較好，模具精度應比沖裁件精度高23級，不應高太多，以免增加制造成本。</p><p>　　2.3.2模具材料選擇 </p><p>　　冷沖壓模具的成本分析 在冷沖壓模具設計中，常常要提到模具成本問題，即經(jīng)濟性。所謂經(jīng)濟性

63、，就是以最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效果。在沖壓生產中，既要保證產品質量，完成所需的產品數(shù)量，又要降低模具的制造費用．這樣才能使整個冷沖壓的成本得到降低。</p><p>　　在模具設計中主要考慮的問題是如何降低模具的制造成本。因為產品的成本不</p><p>　　僅與材料費(包括原材料費、外購件費)、加工費(包括工人工資、能源消耗、設備折舊費、車間經(jīng)費等)有關，而且與模具費有關。一副模具少則

64、幾萬，多則上百萬。所以必須采取有效措施降低制造成本。</p><p>　　模具費在工件制造成本中占有一定比例。對于小批量生產，采用簡易模具。因</p><p>　　其結構簡單、制造快速、價廉，所以能降低模具費，從而降低工件制造成本。</p><p>　　在大批大量生產中．應盡量采用高效率、長壽命的級進沖模及發(fā)展硬質合金沖</p><p>　　

65、模。硬質合金沖模的刀磨壽命和總壽命比鋼模具大得多?？倝勖鼮殇撃＞叩?040倍，而模具制造費用僅為鋼模具的24倍。</p><p>　　而對中批量生產，首先應盡量使沖模標準化，大力發(fā)展沖模標準件的品種，推</p><p>　　廣沖模典型結構，最大限度地縮短沖模設計與制造周期。</p><p>　　制造中、小型冷沖壓模具的材料有鑄鐵、碳素工具鋼、合金工具鋼、硬質合金、鋼

66、結硬質合金以及鋅合金、低熔點合金、環(huán)氧樹脂、聚氨脂橡等。沖模主要零件所使用</p><p>　　的模具鋼有碳素工具 鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻工具鋼、高碳中鉻工具鋼、硬質合金及鋼結硬質合金等。 </p><p>　　凸模和凹模是在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作的，并伴隨有溫度的升高，工件條件極其惡劣。所以對凸模、凹模和材料要求有好的耐有溫度的升高，工件條件極其惡劣。所以對凸模、凹

67、模和材料要求有好的耐磨性、耐沖擊性、淬透性和切削性，硬度很大，熱處理變形小，而且價格低廉。</p><p>　　設計模具時，合理選取模具材料是關系到模具壽命和成本的一項重要工作。沖模的主要零件——凸模、凹模和凸凹模等材料的選取尤應慎重．通常應考慮如下幾點：</p><p>　?。?）根據(jù)沖壓件生產批量的大小來選取模具材料。當沖壓件的生產批量很大時，凸</p><p>

68、;　　模、凹模和凸凹模應選取質量高、耐磨性好的模具鋼。例如C r12MoV、Cr4W2MoV、YGl5等。</p><p>　　（2）根據(jù)被沖壓材料的性能、工序性質和沖模主要零件工作條件和作用來選取模具材料。</p><p>　?。?）應考慮模具材料的冷、熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件。</p><p>　?。?）應考慮我國模具鋼的生產和使用情況。</p>

69、<p>　　對于該制件主要工序為：沖孔、切邊、切斷，且要求大批量生產，所以模具材料應采用質量較高，能保證耐用度的材料。故凹、凸模可以選擇高碳高鉻工具鋼C r12MoV，熱處理硬度：6062HRC。</p><p>　　第三章 沖壓工藝方案的確定</p><p>　　工藝方案的內容是確定沖裁件的工藝路線，主要包括確定工序數(shù)、工序的組合和工序的順序安排等，應在工藝分析的基礎上制定幾種

70、可能的方案，再根據(jù)工件的批量、形狀、尺寸等多方面的因素，全面考慮、綜合分析，選取一個較為合理的方案。</p><p>　　沖裁工序按工序的組合程度可分為單工序沖裁、復合沖裁和級進沖裁。</p><p>　　級進模是在壓力機的一次行程中，一副模具的不同位置上完成多個不同的工序。根據(jù)對零件進行分析,綜合考慮材料利用率,工藝合理性及模具結構簡易等,</p><p>　　工

71、序安排: ①切邊，沖工藝孔；②空步；③沖圓孔，初切頭部外形；④初切圓角外形；⑤空步；⑥精修頭部；⑦精修圓角外形；錯誤!未找到引用源?？詹?；錯誤!未找到引用源。下料。</p><p><b>　　工位數(shù)的確定：</b></p><p>　　（1）應保證沖件的精度要求和零件幾何形狀的正確性。對要求零件精度比較高的</p><p>　　部位，應盡量集

72、中在一個工位上一次沖壓完成。在一個工位完成確實有困難，需分解為兩個工位時，最好放在兩個相鄰的工位上。</p><p>　　（2）對于復雜的形孔和外形分斷切除時，只要不受精度要求和模具周邊尺寸的限</p><p>　　制，應力求做到各段形孔以簡單、規(guī)則、容易加工為基本原則。</p><p>　?。?）在普通低速壓力機上沖壓的復合模，為了使模具簡單、實用縮小模具體積、&

73、lt;/p><p>　　減少步距的積累誤差，凡是能合并的工位，只要模具自身有足夠的強度，就不要輕易分解，增加工位。</p><p><b>　　空工位的設置原則：</b></p><p>　　（1）用導正銷做精確定具的條料，可適當增加空位，因步距積累誤差較小，對產</p><p>　　品精度影響不大。反之，定距精度差的，不應

74、輕易增設空工位。</p><p>　?。?）當模具步距較大（一般步距大于16mm）時，不宜多設置空工位。步距大于</p><p>　　30mm以上時，更不能輕易設置多個空工位。</p><p>　?。?）一般來說，精度高、形狀復雜的零件，應少設置空工位。反之，可適當增加空工位。</p><p>　　安排沖壓工序順序的原則：</p>

75、<p>　?。?）對于純沖裁連續(xù)模，原則上先沖孔，隨后在沖切外形余料，最后再從條料上沖下完整的沖壓零件。應保持條料載體的足夠強度，能準確無誤地送進。</p><p>　?。?）屬于沖裁彎曲連續(xù)模，應先沖切掉孔和彎曲部分的外形余料，再進行彎曲，最后在沖靠近彎邊的孔和側面有孔位精度要求的側壁孔。最后分離沖下零件。</p><p>　　（參考文獻[1] ）</p>&

76、lt;p>　　第四章 工 藝 計 算</p><p>　　4.1彎曲件展開尺寸計算</p><p>　　板料、帶料彎曲時，外層材料受拉而伸長，內層材料受壓而縮短，應變中性層長</p><p>　　度保持不變。在壓彎過程中，中性層的位置由材料厚度的中間向板料內側移動。若移動</p><p>　　后的中中性層的位置與板料最內層纖維的距離用x

77、t表示（見圖4-1），則中性層的曲</p><p><b>　　率半徑為：</b></p><p>　　=r+xt （4-1）</p><p>　　式中： ——中性層的曲率半徑（mm）；</p><p>　　r——工件內圓角半徑（mm）；</p><p

78、>　　x——中性層位置系數(shù)； </p><p>　　t——工件厚度（mm）。 </p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　彎曲件毛坯尺寸計算是按彎曲中性層長度不變的原則進行的</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　　

79、如上圖4-2：毛坯尺寸L=直線部分長度S+彎曲部分長度R </p><p>　　直線部分長度=19+13=32mm；</p><p>　　彎曲部分長度：R>0.5t的彎曲件</p><p>　　R= （4-2）</p><p>　　表4-1 中性層位置系數(shù)x值</p>

80、;<p>　　查表4-1：r/t=2/3, x=0.27</p><p>　　R=（1+0.271.5）</p><p><b>　　=2.2mm</b></p><p>　　毛坯展開尺寸L=32+2.2=34.2mm （參考文獻[1] ）</p><p>　　4.2材料的規(guī)格的選

81、擇：</p><p>　　沖壓生產中使用的材料相當廣泛。有金屬材料和非金屬材料，大部分都是各種規(guī)格的板料、帶料、條料和塊料。</p><p>　　板料是沖壓生產中應用最廣的材料，適合于成批生產。其尺寸規(guī)格按國家標準</p><p>　　定，采用標準規(guī)格板料可能會增加余料，使材料利用率降低。</p><p>　　帶料（卷料）用于大批量生產。帶料

82、的寬度一般在300mm以下，根據(jù)材料的不</p><p>　　同，有不同的寬度尺寸，長度可達幾米到幾十米，有的薄材料可達數(shù)百米。</p><p>　　條料是根據(jù)沖壓件的需要，由板料剪切而成，用于中小型零件的沖壓。</p><p>　　塊料適用于單件小批量生產和價值昂貴的有色金屬的沖壓。</p><p>　　根據(jù)生產要求和工藝性，選擇切邊帶料。

83、（參考文獻[4] ）</p><p>　　4.3排樣圖的設計與材料利用率的計算</p><p>　　4.3.1排樣圖的設計</p><p><b>　?。ㄒ唬┡艠臃治?lt;/b></p><p>　　排樣指沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方式。排樣是否合理，對材料利用率的大小有直接影響。還會影響到模具結構、生產率、制件質量、

84、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一項很重要的工作。</p><p>　　沖壓件大批量生產成本中，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，沖裁過程中所產生的廢料，可分為兩種情況：</p><p>　　（1）結構廢料 由于工件結構形狀的需要，如工件內孔的存在而產生的廢料稱為

85、結</p><p>　　構廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。</p><p>　　（2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊</p><p>　　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。</p><p>　　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

86、有幾種不同的排樣方法。</p><p>　　根據(jù)材料的利用情況，排樣的方法可以有三種：</p><p><b>　?。?）有廢料排樣</b></p><p>　　沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料，如圖3-3a所示。</p><p><b>　　

87、（2）少廢料排樣</b></p><p>　　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邊之間有搭邊存在，如圖3-3b所示。</p><p><b>　?。?）無廢料排樣</b></p><p>　　工件與工件之間。工件與條料側邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。如圖3-3c所示。</p>

88、<p><b>　　圖4-3排樣方法</b></p><p>　　a) 有廢料排樣 b) 少廢料排樣 c)無廢料排樣</p><p>　　有廢料的排樣法材料利用率較低，但制件的質量和沖模壽命較高，常用于工件形狀復雜、尺寸精度要求較高的排樣。</p><p>　　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

89、，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，可以提高生產率。由于這種排樣法沖切周邊減少，所以還可以簡化模具結構，降低沖裁力。但是，少、無廢料排樣的應用范圍有一定的局限性，受到工件形狀結構的限制，且由于條料本身的寬度公差，條料導向與定位所產生的誤差，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

90、工件的斷面質量，所以少、無廢料排樣常用于精度要求不高的工件排樣。</p><p>　　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。</p><p>　　對于簡單形狀的工件，可以用就算方法選擇合理的排樣方式，而對于形狀復雜的工件要作出正確判斷則比較困難，通常用放樣的方法，即用厚紙片剪3～5個樣件，擺出各種可能的排樣方案，從中選擇一

91、個比較合理的方案。</p><p>　　合理的排樣方法，應是將工藝廢料減到最少?？紤]到該工件的外形特征和材料的利用情況，可采用少廢料直排的排樣方式。（參考文獻[1] ）</p><p>　?。ǘ┐钸厰?shù)值的選取 </p><p>　　排樣時，沖件之間以及沖件與條料側邊之間留下的余料叫搭邊。它的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的沖件，以保證條料有一定剛度，便于送

92、料。</p><p>　　搭邊數(shù)值取決于以下因素：</p><p>　　(1)沖件的尺寸和形狀；</p><p>　　(2)材料的硬度和厚度；</p><p>　　(3)排樣的形式(直排、斜排、對排等)；</p><p>　　(4)條料的送料方法(是否有側壓板)；</p><p>　　(5)擋料

93、裝置的形式(包括擋料銷、導料銷和定距側刃等的形式)。</p><p>　　當采用級進模沖壓時，排樣設計除了要考慮提高材料利用率以外，還必須注意以幾點：</p><p>　　(1)公差要求較嚴的零件．排樣時工步不宜太多，否則累積誤差大，零件公差要求不易保證；</p><p>　　(2)對孔壁較小的沖裁件，其孔可以分步?jīng)_出．以保證凹?？妆诘膹姸龋?lt;/p>

94、<p>　　(3)零件孔距公差要求較嚴時，應盡量在同一工步?jīng)_出或在相鄰工步?jīng)_出；</p><p>　　(4)當凹模壁厚太小時，應增設空步．以提高凹?？妆诘膹姸龋?lt;/p><p>　　(5)盡量避免復雜型孔，對復雜外形零件的沖裁，可分步?jīng)_出，以減小模具制造難度；</p><p>　　(6)當零件小而批量大時，應盡可能采用多工位級進模成形的排樣法；</p

95、><p>　　(7)在零件較大的大量生產中，為了縮短模具的長度．可采用連續(xù)—復合成形的排樣法；</p><p>　　(8)對于要求較高或工步較多的沖件，為了減小定位誤差，排樣時可在條料兩側設置工藝，用導正銷定位；</p><p>　　(9)在級進模的連續(xù)成形排樣中，如有切口翹腳、起伏成形、翻邊等成形工時，一般應安排在落料前完成；</p><p>

96、　　(10)當材料塑性較差時．在有彎曲工步的連續(xù)成形排樣中，必須使彎曲線與材料紋向成一定夾角。（參考文獻[1] ）</p><p>　　搭邊值根據(jù)工件寬和材料厚度，選工件間搭邊值a=3.0mm。</p><p>　?。▍⒖嘉墨I[5] ）</p><p>　　排樣圖4-4（mm）</p><p><b>　　圖4-4 排樣圖</

97、b></p><p>　　4.3.2 材料利用率的計算</p><p>　　一個進距內的材料利用率為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：A——沖裁件面積（包括沖出的小孔在內）（）；</p><p>　　n—— 一個進距內沖件數(shù)目；</p>

98、<p>　　B——條料寬度（mm）；</p><p>　　h——進距（mm）。</p><p>　　=67% </p><p>　　（參考文獻[1] ） </p><p>　　4.4沖壓工藝力的計算</p><p><b>　　4.4.1沖裁力</b></

99、p><p>　　沖裁力是凸模與凹模相對運動使工件與板料分離所需要的力，它與材料厚度、</p><p>　　工件周邊長度、材料的力學性能等參數(shù)有關。沖裁模設計時．為了合理地設計模具及</p><p>　　選用設備，必須計算沖裁力。壓力機噸位必須大于計算的沖裁力。以適應沖裁的要求。</p><p>　　沖裁力的大小主要與材料力學性能、厚度及沖裁件分離

100、的輪廓長度有關?？紤]到成本和沖裁件的質量要求，平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力F(N)可按下式計算：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 L——沖裁件周邊長度(mm)；</p><p>　　t ——材料厚度(mm)；</p><p>　　——材料抗剪強度(MPa)；</p>

101、;<p>　　K ——系數(shù)?？紤]到模具刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性</p><p>　　能的變化及材料厚度偏差等因素，一般取K=1.3。</p><p>　　選擇設備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學性能波動等因素實際沖裁力可</p><p><b>　　能增大，所以應取</b></p><p>

102、;　　F＝ （4-5）</p><p>　　式中 F——最大可能沖裁力(稱沖裁力)；N</p><p>　　——材料抗拉強度(MPa) 。 （參考文獻[1] ）</p><p>　　10鋼的抗剪強度：260340N/，強度極限：300440 N/ </p><p>　?。▍⒖嘉墨I[2] ）<

103、/p><p>　　大圓孔的沖裁力的計算：</p><p>　　= =1.3212mm1.5mm340N/=49963.6（N）</p><p>　　小圓孔的沖裁力的計算：</p><p>　　==1.325mm1.5mm340N/=20818.2（N）</p><p>　　切斷部分的沖裁力計算：</p>&l

104、t;p>　　==1.377.3mm1.5mm340N/=51250（N） </p><p>　　（參考文獻[1] ） </p><p>　　4.4.2卸料力及推件力的計算：</p><p>　　由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔部分的材料會緊箍在凸</p><p>　　模上，而沖落的材料會緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸

105、下的板料、帶料的力稱為卸料力；把落入凹模洞口中的沖壓件或廢料順著沖裁方向推出的力稱為推件力。</p><p>　　卸料力的大小與凸模和凹模之間的間隙、工件形狀、材料的種類及材料上所涂的潤滑劑的質量等因素有關。要準確計算很困難，實際生產中常用下列經(jīng)驗公式計算</p><p>　　=F （4-8）</p><p>

106、;　　式中 F——沖裁力（N）；</p><p><b>　　——卸料力系數(shù)。</b></p><p>　　在整個沖裁過程中均有卸料力，則</p><p><b>　　=（++）</b></p><p>　　式中：、、——分別是大圓孔、小圓孔、切斷部分的沖裁力。</p><p

107、>　　表4-2 卸料力、推件力及頂件力系數(shù)</p><p>　　查表4-2 取=0.045，則</p><p>　　=0.045（49963.6+20818.2+51250）</p><p>　　=5491.4（N）</p><p>　　采用彈性卸料裝置和下出料方式的總壓力為：</p><p><b&

108、gt;　　=++++</b></p><p>　　=49963.6+20818.2+51250+5491.4+0</p><p>　　=127523.2（N） </p><p>　?。▍⒖嘉墨I[1] ）</p><p>　　4.5 壓力中心的計算：</p><p>　　沖裁時的合力作用點或多

109、工序模各工序沖壓力的合力作用點，稱為模具壓力中</p><p>　　心。要使沖壓模具正常地工作，必須使壓力中心與模柄的中心線重合，從而使壓力中心</p><p>　　與所選沖壓設備滑塊的中心相重合。否則在沖壓時將會產生彎矩，使沖壓設備的滑塊和</p><p>　　模具發(fā)生歪斜，引起凸、凹模間隙不均勻，刃口迅速變鈍，并使沖壓設備和模具的導向</p>&l

110、t;p>　　機構產生不均勻沒磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。</p><p>　　通常利用求平行力系合力作用點的方法（解析法和圖解法）確定模具壓力中心。由</p><p>　　于用作圖法求壓力中心受作圖誤差影響很大，所以誤差也較大。故用解析法求壓力中心。</p><p>　　根據(jù)力學定理，分力對某軸力矩之等于其合力對同軸之矩，則有：</p>&

111、lt;p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　因為，，，，所以</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　?。?-12）&l

112、t;/b></p><p>　　式中 、、、——各圖形沖裁力（N）；</p><p>　　、、、——各圖形沖裁力的x軸坐標（mm）；</p><p>　　、、、——各圖形沖裁力y軸坐標（mm）；</p><p>　　、、、——各圖形沖裁周邊長度（mm）；</p><p><b>　　t ——材料厚

113、度；</b></p><p>　　——材料抗拉強度(MPa)。</p><p>　　根據(jù)所建立的坐標系，假設壓力中心坐標（，），可知</p><p><b>　　=0</b></p><p><b>　　則只求 </b></p><p>　　所以先找出不規(guī)則形