第一節 引言零沖壓工藝規程是模具設計的依據,而良好的模具結構設計又是實現工藝過程的可靠保證,若沖壓工藝有所改動,往往會造成模具的返工,甚至報廢,沖裁同樣的零件,通常可以采用幾種不同方法,工藝過程設計的中心就是依據技術上先進,經濟上合理,生產上高效,使用上安全可靠的原則,使用上安全可靠的原則,使零件的生產在保證符合零件的各項技術要求的前提下達到最佳的技術效果和經濟效益。設計沖壓工藝過程要從分析產品的零件圖入手，分析零件圖包括技術和經濟兩個方面：（1）沖壓加工方法的經濟性分析沖壓加工方法是一種先進的工工藝方法，因其生產率高，材料利用率高，操作簡單等一系列優點而廣泛使用，由于模具費用高，生產批量的大小對沖壓加工的經濟性起著決定性作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越低，批量小時，沖壓加工的優越性就不明顯，這時采用其他方法制作 該零件可能會更有效果。（2）沖壓件的工藝性分析沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度，在技術方面，主要分析該零件的形狀特點，尺寸大小，精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求，良好的工藝性應保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單，而且壽命長產品質量穩定，操作簡單，方便等。不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何，其生產過程一般都是從原材料剪切下料開始，經過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件。對于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經過切削焊接或鉚接等加工才能完成。圖1-1所示為零件圖，零件材料為T08A，厚度為1mm，公差等級IT4，屬于大批量生產。根據提供的零件圖，其數據如下：第二節 制件的工藝分析影響沖裁件工藝性的因素很多，從技術和經濟方面考慮，主要因素如下：1沖裁件的結構工藝性，不同形狀和尺寸的沖壓件，有不同的工藝要求。2沖裁件的精度。3沖裁件的斷面質量。4沖裁件的尺寸標注。由零件圖可知，該零件是一個沖孔落料件，零件形狀簡單且軸對稱，尺寸小，屬于典型的板料沖壓件。公差等級IT4，屬于高精度制件。故需要精密沖裁，且為保證精度，采用復合模。第三節 沖裁工藝方案的確定1. 確定沖裁件的工藝方案根據零件的結構，在沖裁部分工藝方案可以有以下幾種：方案一：采用落料、沖孔的單工序模來進行生產。其特點是：模具結構簡單，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，而且生產率比較低，尤其是在生產中難以保證零件的尺寸精度，一般只適用于生產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要求。方案二：采用落料、沖孔的復合模。復合模的特點是生產率高，沖裁件的內孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但是復合模結構復雜，制造精度要求高，成本高。復合模主要用于生產批量大、精度要求高的沖裁件。方案三：采用級進模加工。級進模比單工序模生產率高，減少了模具和設備的數量，工件精度較高，便于操作和實現生產自動化。對于特別復雜后孔邊距較小的沖壓件，用簡單模后復合模沖制有困難時，可用級進模逐步沖出。但是級進模輪廓尺寸較大，制造較復雜，成本較高，一般適用于大批量生產小型沖壓件。綜合以上的三個方案，根據零件的結構以及該零件是大批量生產的，因此選用方案二的復合模為佳。2選定方案的具體分析(1) 沖壓基本工序常見的沖壓工序有剪切、落料、切邊、彎曲、拉深、翻邊等，各工序有其不同的性質特點和用途。針對本零件，平板上的型孔，因此只需沖孔和落料工序即可。(2) 沖壓次數及各沖壓順序針對本零件，只需進行一次沖壓。沖壓順序的安排應有利于發揮材料的塑性以減少工序數量，主要根據工序的變形特點和質量要求安排，由題干中的IT4和大批量生產，選用復合模一步到位。（3）工序的組合方式 通常，模具的選用主要取決于沖裁件的生產批量、尺寸大小和精度要求等因素。 針對本零件，生產批量大，沖壓工序盡可能集中，選用復合模，且采用精密沖裁方法。第四節 模具結構形式的確定1、 確定模具類型和結構形式 ：復合模2、 選擇工件定位方式 ：螺栓和定位銷進行定位3、 板料送進方式：自動操作 4、出料方式： 自然漏料5、選擇卸料方式壓料、卸料裝置根據沖裁件平整度要求和材料的厚薄來決定。一般而言，對于沖裁較硬、較厚且精度要求不高的工件，可選擇剛性卸料方式；對于沖裁料厚在1.5 mm以下且要求沖裁件比較平整的制件，可選擇彈性卸料方式。針對本零件，選用剛性卸料裝置。第五節 沖壓模設計（一） 沖裁件排樣設計（1） 排樣針對本零件特征，采用有廢料排樣，其排樣方式為直排。因有搭邊，可由搭邊來補償誤差，因而能保證沖裁件精度和質量，沖模壽命也較高，但材料利用率有所下降。（2） 搭邊值的確定精沖模由于采用了齒圈壓板（即V形環壓邊），搭邊的寬度比普通沖裁大。由材料厚度t=1mm,圓件，查【1】P157表11-1得，工件間a1=3 mm,沿邊a=2 mm.(3) 條料寬度的確定 由【2】P35公式B=D+2a+；B:條寬度的基本尺寸；D:工件在寬度方向的尺寸；a：側搭邊的最小值; :條料寬度的單向(負向)公差（按IT14，查【3】P17表1-8得，=0.62 mm）。條料的寬度：B=D+2a=40+22=44，即B=440-0.062.(4) 材料利用率材料利用率： = S1/S0 =*D2/(4*A*B)= *402/（4*44*43）=66.4%。A：送料步距，A=D+ a1=40+3=43;S1:一個步距內零件的實際面積S0:一個步距內所需毛坯面積(5) 排樣圖見總裝圖(二）精沖力的計算由【4】P223公式得（1） 沖裁力沖裁力P=0.9Ltb=0.9172.91325=50.6KNb:材料的抗拉強度，b325MPa；t：板材厚度（t=1）L：內外剪切周邊長度總和（L=172.9）（2） 壓邊力壓邊力P1=（0.3-0.5）P反=（15.18-25.3）KN頂件反力P2=FP=1256(20-70)=(25.2-87.92) KNF：精沖面積（F=12562）P反：單位反壓力，一般取20-70MPa; （3）卸料力卸料力P3=(0.1-0.15)P=（5.06-7.59）KN(4)推件力推件力P4=(0.1-0.15)P=（5.06-7.59）KN壓邊力和頂件反力需經試沖確定，在滿足要求的情況下，選用最小值。(三)壓力中心的計算壓力中心即工件內外形輪廓上沖裁力的合力中心。應盡可能使沖裁力的壓力中心和壓力機滑塊的壓力中心一致，否則，兩個不重合力將產生一個附加力矩，影響導向精度和增加模具和壓力機的磨損。雖然新型的精沖壓力機的導軌都有承受一定偏心載荷的能力。但是，作為設計精沖模具的一項原則，仍應考慮壓力中心的重合。沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 形狀復雜的零件、多孔沖模、 級進模的 壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。解析法的計算依據是：各分力對某坐標軸的力矩之代數和 等于諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標 位置 O0(x0,y)，即為所求模具的壓力中心。計算公式為：因沖裁力與沖裁周邊長度成正比， 所以式中的各沖裁力 P、Pn，可分別用各沖裁周邊長度 L、Ln代替，即：根據以上原則，由零件的對稱性得，外圓形中心在圓心，而內梯形孔的重心為x=0,y=2.7.故沖裁合力中心為x=0,y=1.35.（四）模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 1 加工方法的確定模具制造有凸模和凹模分開加工和凸模和凹模配合加工兩種方法，凸模和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和簡單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性，便于模具成批制造，但需要較高的公差等級才能保證合理間隙，模具制造困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復雜或薄板制件的模具。結合模具制造及工件的形狀特點，選用凸模和凹模配合加工的方法。2 沖孔部分（由【1】P163公式）沖孔凸模1.1尺寸A凸模磨損后零件尺寸變小，AP=（Amax-/4）0-=(6.004-0.004/4)=6.0030-0.002:沖裁件公差（由IT4查【3】P17表1-8得，=4um）；Amax:零件的上限尺寸；：模具的制造公差（=/2=0.002）；1.2尺寸B凸模磨損后尺寸變小，BP=（Bmax-/4）0-=(20.004-0.006/4)=20.0050-0.003:沖裁件公差（由IT4查【3】P17表1-8得，=6um）；Bmax:零件的上限尺寸；：模具的制造公差（=/2=0.003）；3 落料部分凹模磨損后零件尺寸變大Cd=（Cmin+/4）+0=(39.993+0.007/4)=39.995 +0.0040:沖裁件公差（由IT4查【3】P17表1-8得，=7um）；Cmax:零件的上限尺寸；：模具的制造公差（=/4=0.004）；（五）有關模具的設計計算1V形環尺寸V形環壓邊圈是在壓邊圈上圍繞沖裁形輪廓一定距離的凸起的V形埂。V形環的作用是在沖裁先壓住材料，防止剪切區以外的材料在剪切過程中隨凸模流動，使材料在沖裁過程中保持和沖裁方向垂直而不翹起。另外，V形環壓邊力還和沖裁力，反壓力結合在一起，在材料的剪切變形區形成三向不等壓應力狀態以提高材料的塑性。t=1mm,查【1】P159表11-2得，a=1.3 mm，h=0.4 mm.2 . 確定沖孔凸模的允許最大自由長度：（由【2】P48公式） 沖孔時的沖壓力F總沖 =F孔+F推=50.6+7=57.6KN 圓形凸模的最大自由長度根據GB2863.281的標準L的系列，選擇L=40mm.沖孔凸凹模采用Cr12MoV鋼制造，查沖壓工藝與模具設計實用技術附表12，取，許用應力。對沖孔凸模承壓能力進行校核沖裁時凸模承受的壓力P=F/A=50.6/2120.7=419.2 MPaP；F：沖裁力A：凸模的最小斷面面積（A=120.7 mm2）；P：凸模材料的許用壓應力；3. 確定落料凹模的高度和壁厚（由【2】P50公式）查【2】P50表2-9，取系數K=0.35，則落料凹模的厚度為： 凹模厚度H=Kb=0.3540=14, 由于要求H14，因此凹模厚度至少取14mm，才能滿足強度要求，根據實際可加大凹模的厚度，可取H=25 mm。 凹模壁厚：C=（1.5-2）H=14(1.5-2）=（21-28），取C=30 mm。4. 凸凹模由【2】P51表2-10得最小壁厚a=2.7，最小直徑D=18。第五節 選定設備 本工件在沖孔工序中，總的沖裁力為：，但要求壓力機的行程應滿足：，所以在實際生產中選用63KN的固定臺開式壓力機。其主要規格為： 標稱壓力：63KN 標稱壓力行程：3.5mm 滑塊行程：50mm 最大封閉高度：170mm 工作臺尺寸：315200mm 立柱間距離：150mm 模柄孔尺寸：mm 墊板厚度：30mm第六節 有關模具結構的設計由于是采用精沖模，故可選用YMA型液壓模架。該模架精度高，剛性好，對壓力機沒有高的精度要求；該型液壓模架自成體系，使用靈活方便。由【】P602選具體參數，具體如下：1上模版和下模版 根據選用的壓力，采用JD006-82的YMA型液壓模架。根據規格標準JD021-82確定上模座厚度為90，根據JD022-82確定下模座厚度為90mm。2、凸模固定板、墊板由于沖孔后采用自然落料裝置，而且為了對凸模的固定，所以墊板厚度取8mm，凸模固定板根據凸模的徑向尺寸可取25mm。凸模固定板對凸模起著固定和加大凸模在沖壓時的強度，對凸模有著定位的作用。3、閉合高度磨具的閉合高度應為上模座、下模座、凸模、凹模、墊板和固定板等的厚度總和，即H=90+90+55-5+40+8=168mm“-5”為凸模進入凹模的深度，可根據實際做適當調整。所選壓力機的閉合高度，。滿足4 導柱、導套按 JD027-82選d=60mm,其中導柱長度有280320mm，選導柱長度L=280。按JD031-8