1、重慶理工大學畢業設計 安全帶安裝加強件（左）沖壓成形工藝及模具設計目錄摘 要iabstractii緒 論11.1 課題研究的背景11.2 我國沖壓模具的現狀及發展趨勢1第二章 沖壓工藝分析32.1 沖壓工藝分析32.2 確定排樣圖.5第三章 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設備83.1沖壓力的計算和設備的選擇83.2凸凹模設計103.3沖裁模具的設計和設備選擇133.4彎曲工藝計算19第四章模具的設計與裝配224.1卸料及壓料零件設計與標準224.2卸料螺釘及其他零件的選擇234.3模架及導套、導柱的選擇244.4模具設計244.5沖壓設備的選擇274.6模具總裝圖的繪制284.7模具的裝配29設計

2、總結32致謝33參考文獻34- 37 -摘 要 本文應用本專業所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。關鍵詞：模具設計 沖壓 沖裁 彎曲abstractthus the present paper applies this specialty to study

3、 the curriculum the theory and the production know-how carries on a time cold stamping mold design work the actual training to raise and to sharpen the student independent working ability, consolidated and expanded the content which curricula and so on cold stamping mold design studied, the method a

4、nd the step which the grasping cold stamping mold designed, the basic mold skill which the grasping cold stamping mold designed had understood how analyzed the components the technology capability, how definite craft plan, had understood the mold basic structure, sharpened the computation ability, c

5、artography ability, has been familiar with the standard and the standard, simultaneously various branches correlation curriculum all had the comprehensive review, independent thinking ability also had the enhancement.key word: mold design, stamping, punching, bending緒 論1.1 課題研究的背景模具是現代工業生產的重要工藝裝備，被成

6、為“工業之母”。模具是工業生產的重要工藝裝備。由于用模具加工成形零部件，具有生產高效、質量好、節約原材料和能源、成本低等一系列優點，已成為當代工業生產的重要手段和工藝發展方向。模具制造是一個生產周期要求緊迫，技術手段要求較高的復雜生產過程。總之，模具具有結構復雜、型面復雜、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特點。應用數控加工進行模具的制造可以大幅提高加工精度，減少人工操作，提高加工效率，縮短模具制造周期。沖壓加工作為一個國家的基礎行業，在國民經濟的加工工業中占有重要的地位。根據統計，沖壓件在各個行業中均占有相當大的比重，尤其在汽車、電機、儀表、軍工、家用電器等方面所占比重更大。沖壓件在

7、形狀和尺寸精度方面的互換性較好，所以具有質量輕、剛度好、精度高和外表光滑、美觀等特點。而且沖壓加工是一種商生產率高、材料利用率的加工方法。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，模具制造已成為整個鏈條中最基礎的要素之一。在汽車、家電等行業，沖壓件所占的比重非常大。沖壓模具制造技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發能力。為了適應我國制造業迅速發展的需要，必須發展先進的模具設計制造技術，提高從業人員的素質和能力。技術作為一種現代設計制造方法，把它引入模具生產實際中，可以大大縮短產品開發周期， 提高生產效率和市場競爭力。

8、1.2 我國沖壓模具的現狀及發展趨勢為了提高模具的加工性能和使用壽命，不論是沖壓模具還是塑料模具。構成模具型腔的有關零件一般都用高強度的耐磨材料制造（如各種牌號的合金結構鋼、合金工具鋼和不銹鋼等）。這些材料經過熱處理后硬度很高，很難用常規的機械加工方法進行加工。幾十年來，對于這類加工材料的最好方法就是采用特種加工。在我國，模具型腔加工至今仍然是電火花加工一統天下。電火花加工（包括成形加工和線切割）在難加工材料的加工方面一直起著重要作用。隨著生產的發展和產品更新換代速度的加快，對模具生產效率和制造質量提出越來越高的要求，于是電火花加工存在的問題就逐漸的暴露出來。電火花加工是一種靠放電燒蝕的微切割

9、工藝，加工過程非常之緩慢；而且在電火花對加工表面進行局部高溫放電燒蝕過程中，工件材料表面的物理機械能一般都會受到一定程度的燒損，常常會在型腔表面產生微細裂紋，表面質量指標，說明每個測量點的精確性。 1未來沖壓模具制造技術發展趨勢模具技術的發展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。達到這一要求急需發展如下幾項：(1)全面推廣cad/cam/cae技術模具cad/cam/cae技術是模具設計制造的發展方向。隨著微機軟件的發展和進步，普及cad/cam/cae技術的條件已基本成熟，各企業將加大cad/cam技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大cae技術的應用范

10、圍。計算機和網絡的發展正使cad/cam/cae技術跨地區、跨企業、跨院所地在整個行業中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。(2)高速銑削加工國外近年來發展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優點。高速銑削加工技術的發展，對汽車、家電行業中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發展。(3)模具掃描及數字化系統高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑

11、床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式的cad數據，用于模具制造業的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業得到成功應用，相信在“十五”期間將發揮更大的作用。(4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術也稱為電火花創成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發展。國外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發展。(5)提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具

12、標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發達國家一般為80%左右。 (6)優質材料及先進表面處理技術選用優質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發揮模具鋼材料性能的關鍵環節。模具熱處理的發展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發展工藝先進的氣相沉積(tin、tic等)、等離子噴涂等技術。(7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發展趨勢。 (8)模具自動加工系統的發展這是我國長遠發展的目標。模具自動加工系

13、統應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監測控制系統。2. 模具制造技術與工業發達國家的差距沖壓模具cad/ cae/ cam 技術的開發手段比較落后、技術的普及率不高,應用不夠廣泛；精密加工設備在模具加工設備中所占比重較低； 生產沖壓模具的各種條件不完備；生產沖壓模具的專用技術尚未成熟,大多仍還處于試驗摸索階段；模具標準件標準化程度及使用覆蓋率較低。第二章 沖壓工藝分析2.1 沖壓工藝分析2.1.1 沖壓件的工藝分析零件名稱：安全帶安裝加強件，如圖2-1所示圖2-1工件圖安全帶安裝加強件，材料料厚2mm，大批量生產，尺寸精度

14、要求不高。零件為非對稱的彎曲件。材料力學性能：抗拉強度： 屈服強度： 伸長率： 斷面收縮率： 硬度 ：熱軋,;冷拉+熱處理2.1.2結構分析該零件外輪廓尺寸無公差要求，零件是非對稱的單向彎曲件。彎曲工序安排是否合理對零件質量、難易程度有較大影響。由于工件彎曲形狀、尺寸不對稱，高度相差較大，彎曲時受力不均勻，毛坯易偏移，尺寸不易保證，模具設計時考慮增設壓料板、定位孔等定位零件，使工件彎曲前已處于彈性壓緊狀態，然后再進行彎曲。2.1.3加工順序決定的毛坯原則有的孔，只要其形狀和尺寸不受后續工序的影響，都應該在平板毛坯上沖出，因為在成型后沖孔模具結構復雜，定位困難，操作也不便，沖出的孔有時不能作為后

15、續工序的定位孔使用。凡是在位置會受到以后某工作變形影響的孔（拉深件的底部孔徑要求不高和變形減輕孔除外）都應在有關的成型工序后再沖出。兩孔靠近或者孔距邊緣很小時，如果模具強度足夠，最好同時沖出，否則應先沖大孔和一般情況孔，后沖小孔和高精度孔，或者先落料后沖孔，力求把可能產生的畸變限制在最小范圍內。多角彎曲件主要從材料變形和彎曲的材料移動兩方面安排彎曲的先后順序，一般情況下，先彎曲外部角，后彎曲內部角。整形或較平工序，應在沖壓件基本成型后進行2.1.4沖壓方案設計根據制件工藝分析，其基本的工序有落料、沖孔和彎曲三種，按其先后順序組合，可以得到如下4 種方案：（1）落料沖孔彎曲，單工序沖壓。（2）落

16、料彎曲沖孔，單工序沖壓。（3）沖孔彎曲落料，復合沖壓。（4）沖孔彎曲落料，級進模生產。方案（1）、（2）屬于單工序沖壓，由于制件生產批量較大，尺寸又較小，這種方案，生產效率低，操作不安全，故不宜采用。方案（3）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。復合模主要用于生產批量大、精度要求高的沖裁件。方案（4）級進模比單工序模生產率高，生產批量大，操作方便，結構復雜，制造精度要求高，成本高。故綜上所述方案三最為適合。為了保證壓力機和模具正常地工作，特別是保持壓力機導軌的均勻磨損，應該使模具的壓力中心與壓力機的滑塊中心基本重合。否則會產生一個附加力矩，使模具產生

17、偏斜，間隙不均勻，并使壓力機和模具的導向機構產生不均勻磨損，刃口迅速變鈍。絕大多數沖裁件沿沖裁輪廓的斷面厚度不變，而沖裁力與輪廓線的長度成正比且沿輪廓均勻分布。2.2 確定排樣圖.2.2.1排樣圖的設計與計算沖裁件在板料、條料或帶料上的布置方法，稱為沖裁件的排樣法，簡稱排樣。設計級進模首先要設計排樣圖。這是設計級進模的重要依據。排樣的要求是切除廢料，將零件留在條料上，以分步完成各個工序，最后根據需要將零件從條料上分離下來。多工位級進模排樣設計的內容包括：確定模具的工位數目，各工位加工的內容及各工位沖壓工序順序的安排；確定被沖工件在條料上的排列方式；確定條料載體的形式；確定條料寬度和步距尺寸，從

18、而確定了材料利用率。排樣圖的好壞對模具設計的影響很大，需要設計出多種方案加以分析、比較、綜合與歸納，以確定一個經濟、技術效果相對較合理的方案，衡量排樣設計的好壞主要是看其工序安排是否合理，能否保證沖件的質量并使沖壓過程正常、穩定的進行，模具結構是否簡單、制造維修是否方便，能否得到較高的材料利用率，是否符合制造和使用單位的習慣和實際條件等等。2.2.2排樣圖的設計原則1.先沖孔，后沖外形。2.復雜型孔可分解為若干簡單型孔，分步進行沖裁。3.工序要分散，以確保凹模有足夠的強度。所有的孔不應在同一工位上沖切，最好分開。布置在同一工位及相鄰工位上的沖切輪廓（包括孔）的間距不應小于凹模最小壁厚。4.尺寸

19、與形狀要求高的輪廓應布置在較后的工位上沖切。5.有孔位精度要求的孔應在同一工位上沖，若無法安排在同一工位上時，可安排在相近的工位上沖。6.孔精度有要求并與輪廓靠近，沖外輪廓時孔可能會變形，應先沖外形后沖孔。7.外形薄弱部分的沖切應安排在較前的工位上。8.輪廓周界較大的沖切工藝，盡量安排在中間工位，以使壓力中心與模具幾何中心重合。材料利用率合理排樣對節約材料、提高經濟效益有很重要的實際意義衡量材料經濟利用的尺度，是材料利用率，通常以一個布距內之間的實際面積與所用毛坯面積的百 分率來表示：一個步距內的材料利用率為： =a/bs100% =520（1269.3）100% =86.6%排樣因為排樣方法

20、的不同，材料的領域率也不同。合理的排樣對沖裁件質量和模具壽命等有著影響。1.條料寬度的計算和步距地確定由于搭邊值對沖裁工藝有著很大的影響，它能夠補償條料送進時的下料誤差和定位誤差，可以保持調料的剛性，還可以避免沖裁時毛刺掉入模具間隙，從而提高了模具的使用壽命。 查課本表可以確定它的搭邊值。根據厚度兩工件間按矩形取其搭邊值a=2。2.步距 連續模的步距s=d+a=12mm3.該沖裁件采用的是有測壓裝置，查表（冷沖壓工藝及模具設計中表3-14）可得到條料的寬度b的計算公式：b-=(dmax+2b) =（230.85+3.6+22） =69.3查表(冷沖壓工藝模具設計中表3-15）可得到=0.6故

21、條料寬度b=69.30.6(mm)2.2.3排樣圖排樣圖見圖2-1,具體工位為：1.側刃、沖孔2.空工位3.沖孔4.空工位5.切槽6.空位7.彎曲8.空工位9.切斷。在2、4、6、8處設置空工位主要目的是為了增加成形凹模之間的距離，從而增強凹模強度。下外形，預沖孔折彎折彎，抽牙圖2-1 排樣圖第三章 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設備3.1沖壓力的計算和設備的選擇3.1.1沖壓力的計算在沖裁過程中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。沖裁力是沖裁過程中凸模對板料施加的壓力，它是隨凸模進人材料的深度(凸模行程)而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模具的重要依據

22、之一。用普通平刃口模具沖裁時，其落料力f一般按下式計算： （3.1）式中: 沖件周邊長度，；材料厚度，；材料抗剪強度，。系數k是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻、刃口的磨損、板料力學性能和厚度波動等因素的影響而給出的修正系數。一般取k1.3。對于同一種材料，其抗拉強度與抗剪強度的關系為。故沖裁力也可按下式計算： （3.2）將，厚度t=2mm，以及材料的抗抗剪強度 代入上式，得 f1=126672n其沖孔力公式也是公式（3.1），將數值代入，得f2=7644n故 f=f1+f2=134316n 當沖裁結束時，由于材料的彈性回復及摩擦的存在，從板料上沖裁下的部分會梗塞在凹模孔口內，而沖裁

23、剩下的材料則會緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續進行，必須將箍在凸模上和卡在凹模內的材料（沖件、或廢料）卸下或推出。從凸模上卸下箍著的料所需要的力稱為卸料力，用表示；將卡在凹模內的料順沖裁方向推出所需要的力稱為推件力，用表示；逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需要的力稱為頂件力，用表示。卸料力、推件力和頂件力是從壓力機和模具的卸料、推件和頂件裝置中獲得的，所以在選擇壓力機的公稱壓力和設計沖模以上裝置時，應分別予以計算。影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能與厚度、沖件形狀與尺寸、沖模間隙與凹模孔口結構、排樣的搭邊大小及潤滑情況等。在實際計算時，常用下列計算公式： （3.3） （3.4） （3.5）式

24、中：分別為卸料力系數、推件力系數和頂件力系數，其值可查表； 沖裁力，n 同時卡在凹模孔內的沖件（或廢料）數，由于材料厚度t=2mm，查表可得，則：fx=6715nft=8370nfd=10745n總沖壓力 fa=160146n 3.1.2沖壓設備的選擇這一工序需要的總壓力fa=160146n，從總壓力來說我們選擇的是3.1.3沖模壓力中心的確定一副模具的壓力中心就是這幅沖模各個壓力的合力作用點，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應盡可能與壓力機滑塊的中心在同一垂直線上。否則沖壓時會產生偏心載荷，導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損，這不僅降低模具和壓力機的使用壽命，而且也影響沖壓件的質量，因

25、此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某點“合力對某軸的力矩之和”的力學原理求得。沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：1. 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；沖裁直線段時，其壓力中心位于直線段的中心。2. 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。3.形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力中心。本文中加工零件為對稱形狀沖裁件，所以模具壓力中心為零件的幾何對稱中心3.1.4模具閉合高度的確定模具的閉合高度是指模具

26、在最低工作位置時，上模板的上平面與下模板的下平面之間的距離，以h模表示。壓力機的裝模高度是指滑塊在下止點位置時，滑塊底平面至工作臺墊板上平面之間的距離。一般壓力機的連桿都具有一定的調節量，當連桿調至最短時，成為壓力機的最大裝模高度，以表示，當連桿調至最長時，稱為壓力機的最小裝模高度，以表示，模具閉合高度必須與壓力機的閉合高度相適應，由于壓力機的連桿長度可調整，故模具閉合高度分為最大閉合。壓力機的閉合高度與模具閉合高度的關系一般為： （h1）5h(h1)+10 式中： 壓力機最大的閉合高度（）； 壓力機最小的閉合高度（）； 壓力機墊板厚度（）； 模具的閉合高度（）。當模具的閉合高度大于壓力機的最

27、大閉合高度時，模具無法在壓力機上安裝，沖模不能在該機床上使用，必須選取其他壓力機。當模具的閉合高度小于壓力機的最小閉合高度時，可以在壓力機的墊板上再加墊板來使用。3.2凸凹模設計3.2.1沖裁凸凹模的設計原則凸、凹模之間存在著間隙，所以沖裁件斷面都帶有錐度。但在沖裁件尺寸的測量和使用中，則是以光亮帶的尺寸為基準。落料件的光亮帶處于大端尺寸，其光亮帶是因凹模刃口擠切材料產生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸，沖孔件的光亮帶處于小端尺寸，其光亮帶是凸模刃口擠切材料產生的，且沖孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。沖裁過程中，凸、凹模要與沖裁零件或廢料發生摩擦，凸模輪廓越磨越小，凹模輪廓越磨越

28、大，結果使間隙越用越大。因此，確定凸、凹模刃口尺寸應區分落料和沖孔工序，并遵循如下原則：1.設計落料模先確定凹模刃口尺寸。以凹模為基準，間隙取在凸模上，即沖裁間隙通過減小凸模刃口尺寸來取得。設計沖孔模先確定凸模刃口尺寸。以凸模為基準，間隙取在凹模上，沖裁間隙通過增大凹模刃口尺寸來取得。2.根據沖模在使用過程中的磨損規律，設計落料模時，凹模基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔模時，凸模基本尺寸則取接近或等于工件孔的最大極限尺寸。這樣，凸、凹在磨損到一定程度時，仍能沖出合格的零件。模具磨損預留量與工件制造精度有關。用、表示，其中為工件的公差值，為磨損系數，其值在之間，根據工件制造精度

29、進行選取：工件精度it10以上 x=1工件精度it11it13 x=0.75工件精度it14 x=0.53.不管落料還是沖孔，沖裁間隙一般選用最小合理間隙值（）。4.選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度與模具精度的關系，即要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高24級。對于形狀簡單的圓形、方形刃口，其制造偏差值可按級來選取；對于形狀復雜的刃口制造偏差可按工件相應部位公差值的1/4來選取；對于刃口尺寸磨損后無變化的制造偏差值可取工件相應部位公差值的1/8并冠以（）。5.工件尺寸公差與沖模刃口尺寸的制造偏差原則上都應按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指

30、標注工件尺寸公差時應向材料實體方向單向標注。但對于磨損后無變化的尺寸，一般標注雙向偏差。3.2.2確定凸凹模間隙沖裁間隙是指沖裁模中凸、凹模刃口之間的空隙。凸模與凹模間每側間隙稱為單面間隙，用z/2表示；兩側間隙之和稱為雙面間隙，用z表示。如無特殊說明，沖裁間隙是指雙邊間隙。 沖裁間隙的數值等于凸、凹模刃口尺寸的差值，如圖3-1所示，即圖3-1沖裁間隙 （3.7）式中 凹模刃口尺寸 凸模刃口尺寸在沖壓實際生產中，為了獲得合格的沖裁件、較小的沖壓力和保證模具有一定的壽命，我們給間隙值規定一個范圍，這個間隙范圍就稱為合理間隙，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（）。考慮到

31、沖模在使用過程中會逐漸磨損，間隙會增大，故在設計和制造新模具時，應采用最小合理間隙。確定合理間隙的方法有理論確定法和經驗確定法兩種。我所用的是經驗確定法，經驗確定法是根據經驗數據來確定間隙值。有關間隙值的經驗數值，可在一般沖壓手冊中查到，選用時結合沖裁件的質量要求和實際生產條件考慮。按材料的性能和厚度來選擇該零件沖壓間隙，則 =0.08 =0.103.2.3確定凸凹模刃口尺寸1.落料凸凹模刃口尺寸確定由于工件形狀復雜，為保證凸、凹模間一定的間隙值，必須嚴格限制沖模制造公差，因此，造成沖模制造困難。對于沖制薄材料（因與的差值很小）的沖模，或沖制復雜形狀工件的沖模，或單件生產的沖模，常常采用凸模與

32、凹模配合的加工方法。配作法就是先按設計尺寸制出一個基準件凸模或凹模，然后根據基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配制另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。設計時，基準件的刃口尺寸及制造公差應詳細標注，而配作件上只標注公稱尺寸，不注公差，但在圖紙上注明：凸、凹模刃口按凹、凸模實際刃口尺寸配制，保證最小雙面合理間隙值。采用配作法，計算凸模、凹模刃口尺寸，首先是根據凸模或凹模磨損后輪廓變化情況，正確判斷出模具刃口各個尺寸在磨損過程中是變大，變小還是不變這三種情況，然后分別按不同的公式計算。1.凸模或凹模磨損后會增大的尺寸第一類尺寸a，落

33、料凹模或沖孔凸模磨損后將會增大的尺寸，相當于簡單形狀的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法的公式。第一類尺寸： （3.8）2.凸模或凹模磨損后會減小的尺寸第二類尺寸b；沖孔凸模或落料凹模磨損后將會減小的尺寸，相當于簡單形狀的沖孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與公式（3.9）相同。 第二類尺寸： （3.9） 3.凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸第三類尺寸c；凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸，不必考慮磨損的影響，相當于簡單形狀的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的確定方法與公（3.10）計算。 第三類尺寸： （3.10） 式中： 基準件尺寸，單位為 相應的工件極限

34、尺寸，單位為 工件公差，單位為 基準件制造偏差，單位為，當刃口尺寸公差標注形式為（或）時，當標注形式為時，。3.3沖裁模具的設計和設備選擇沖裁是沖壓生產所用的主要工藝裝備。沖裁模結構的合理性和先進性，對沖裁件的質量與精度，沖裁加工的生產率與效益、模具的使用壽命與操作安全等都有著密切的關系3.3.1沖裁模的分類沖裁件的品種、式樣繁多，因此沖裁模的種類很多，一般按下列的方法進行分類。1.按工序的性質可分為落料模、沖孔模、切斷模、切口模、剖切模、修邊模等。2.按工序組合方式可分為單工序模連續模、復合模等。單工序模：在沖床的一次行程內只能完成一個沖裁工序。連續模：又稱級進模、跳步模。它是指在沖床的一次

35、行程中，在模具的不同位置同時完成兩個或兩個以上的沖裁工序。復合模：在一次沖裁行程內，在模具同一位置上完成兩個或兩個以上的沖裁工序。3.按模具的導向方式可分為：無導向模（敞開模）、導向模、導柱模、導筒模等。4.按凸凹模的材料可分為碳素工具鋼沖模，合金工具鋼沖模、硬質合金沖模、鋅基合金沖模、橡膠沖模、聚氨酯橡膠沖模。5.按凸凹模的結構形式可分為整體模和拼塊模。6.按模具的卸料方法可分為：剛性卸料模和彈性卸料模。3.3.2凸模凹模的結構設計沖模的工作零件（包括凸模、凹模及凸凹模）又稱成形零件，是直接完成沖裁工序的關鍵零件。1.凸模設計凸模又稱沖頭，是沖模的關鍵零件之一，凸模本身按其作用又可分為工作部

36、分（即刃口）和固定部分。本文中生產零件沖孔直徑為，為了增加凸模的強度與剛度，避免應力集中，凸模非工作不分做成逐漸增大的圓滑過渡的階梯形式，如圖3-2所示。圖3-2 小圓孔凸模凸模的長度尺寸應根據模具的具體結構確定，同時要考慮凸模的修模量和固定板與卸料板之間的安全距離等因素，如圖所示。凸模長度過短則凸模不能插入凹模刃口內對板料進行沖切，但若凸模過長又降低其工作時的穩定性。其長度見式： （3.11）式中：凸模長度，mm凸模固定板厚度，mm卸料板（或導板）厚度，mm倒尺厚度，mm附加長度，它包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度，凸模固定板與卸料板的安全距離等。一般取。若選用標準凸模，按照上述算法算得

37、凸模長度后，還應根據沖模標準中的凸模長度系列選取最接近的標準長度作為實際凸模的長度。凸凹模是復合模中同時具有落料凸模和沖孔凹模作用的工作零件。它的內外緣均為刃口，內外緣之間的壁厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應受最小值限制。凸凹模的最小壁厚與模具結構有關：當模具為正裝結構時，內孔不積存廢料，脹力小，最小壁厚可以小些；當模具為倒裝結構時，若內孔為直筒形刃口形式，且采用下出料方式，則內孔積存廢料，脹力大，故最小壁厚應大些。零件凸凹模刃口個部分尺寸按上述凹模的相應部分尺寸配制，保證雙面間隙值。 配合法就是先按設計尺寸制出一個基準件（凸模或凹模），然后根據基準件的實際尺寸再按最小合理間隙配

38、制另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配制保證，工藝比較簡單，并且還可放大基準件的制造公差，使制造容易。3.3.3彎曲變形過程v形件彎曲是一種很普通的板料彎曲。在開始彎曲時，板料與凹凸模三點接觸，板料的彎曲內側半徑為。隨著凸模的下壓，板料的直邊與凹模v形表面逐漸靠緊，彎曲內側半徑逐漸減小變為，同時彎曲力臂也逐漸減小，由變為，指導板料與凸模三點接觸，彎曲內側半徑及彎曲力臂達到最小時，彎曲過程結束，得到所需的制件，其變化過程為，。由于板料在彎曲變形過程中，彎曲半徑逐漸減小，因此彎曲變形程度逐漸增加，又由于彎曲力臂逐漸減小，彎曲變形過程中板料與凹模之間產生相對滑移。凸模、板料與凹模三者完全壓緊后

39、，如果對彎曲件繼續施壓，則稱為校正彎曲。在這之前的彎曲則稱為自由彎曲。自由彎曲是凸模，板料與凹模間的先接觸，而校正彎曲是他們的面接觸。3.3.4彎曲質量分析1.彎曲裂痕與最小相對彎曲半徑板料彎曲時外層受控，當拉伸應力超過材料的強度極限時，板料外層將出現彎曲裂紋。對于同一種材料的板料而言，能否出現裂紋取決于的大小。最小相對半徑設彎曲件中性層的曲率半徑為，彎曲帶中心角為，所示，由此可得最外層的斷后伸長率為 (3.12)設彎曲后中性層不發生內移且板厚保持不變，那么，將其帶入上式可得： (3.13)由式(3-12)可得，對于一定厚度的材料，彎曲半徑越小，外層金屬的相對伸長量越大，當外層金屬的相對伸長量

40、達到材料的斷后伸長率時，彎曲半徑達到最小值，班了就會產生彎曲裂紋。因此相對彎曲半徑反映了板料的彎曲變形程度，越小，彎曲變形程度越大。現將材料的斷后伸長率代入，可求的與的關系 (3.14)因此，在保證毛胚最外層纖維不發生破裂的情況下，所能達到的內表面最小圓角半徑與厚度的比值稱為最小相對彎曲半徑。生產時用他表示彎曲時的成型極限。影響最小相對彎曲半徑的因素包括材料的力學性能。材料的塑性越好，其斷后伸長率值越大，由式可見，最小彎曲半徑越小。彎曲帶中心角。彎曲帶中心角越小，最小彎曲半徑越小，這是因為實際彎曲過程中，毛胚的變形并不是僅局限在圓角變形區。由于材料的相互牽連，其變形擴展到圓角附近的直邊部分，擴

41、大了彎曲變形區范圍，降低了圓角處應變的最大值。是最小相對半徑減小。越小，這種作用越明顯，因而允許的最小相對彎曲半徑越小。板料的熱處理狀態。經退火的板料塑性好，較小。冷作硬化的板材塑性降低，較大。板料的邊緣及表面狀況，由于下料造成板料邊緣冷作硬化、產生毛刺以及板料表面被劃傷等缺陷，彎曲時容易造成應力集中而增加破裂傾向，因此最小相對彎曲半徑增大。為避免此種情況出現，可去除大毛刺，而將毛刺較小的一面朝向彎曲凸模。板料的彎曲方向。板料經過軋制后產生了纖維狀組織，這種纖維狀組織具有各向異性的性能。沿纖維方向的力學性能較好，抗拉強度較高，不 宜拉裂。因此，當折彎線與纖維組織方向垂直時，應使折彎線與纖維組織

42、方 向成方向。影響板料最小彎曲半徑的因素較多，難以準確的建立最小相對彎曲半徑與其影響因素的關系。因此由試驗確定的常用材料的最小彎曲半徑數值見表3-1。最彎料材曲小彎徑半曲退火正火狀態冷作硬化狀態彎曲線位置垂直軋制紋向平行軋制紋向垂直軋制紋向平行軋制紋向08，10，q195,q2150.1t0.4t0.4t0.8t15,20,q2350.1t0.5t0.5t1.0t25,30,q2550.2t0.6t0.6t1.2t35,40,q2750.3t0.8t0.8t1.5t45,500.5t1.0t1.0t1.7t55,600.7t1.3t1.3t2.0tcr18ni91.0t2.0t3.0t4.0t

43、磷銅0.35t1.0t3.0t半硬黃銅0.1t0.35t0.5t1.2t軟黃銅0.1t0.35t0.35t0.8t純銅0.1t0.35t1.0t2.0t鋁0.1t0.35t0.5t1.0t表3-1 最小彎曲半徑1.彎曲回彈板料在常溫下的彎曲總是由塑性變形和彈性變形兩部分組成的，所以在卸載以后，彈性變形完全消失，塑性變形將完全保留下來，使彎曲件的彎曲半徑與彎曲角發生變化，這一現象稱為彎曲回彈，又稱回復，回跳。彎曲回彈是彎曲變形不可避免的想象，他將直接影響彎曲件的精度，必須加以控制。設彎曲件卸載后彎曲角為，彎曲半徑為；彎曲件卸載前彎曲角為，彎曲半徑（凸模圓角半徑）為，則彎曲角變化量為，彎曲半徑變化

44、量為。彎曲角變化量和彎曲半徑變化量又稱彎曲件的回彈量（回彈角和回彈半徑）。通常、為正直表示正回彈量，但校正回彈時也有負回彈。影響回彈量的因素材料的力學性能。回彈的大小與材料的屈服強度成正比，與彈性模量e成反比，即越大，則回彈越大。在材料性能不穩定時，回彈值也不確定。相對彎曲半徑。當其他條件相同時，回彈隨的增大而增大。這是因為，當增大時，彎曲變形程度減小，其中塑性變形和彈性變形成分軍減小，但總變形中彈性變形所占比例增加。這也是大曲綠半徑的制件難以彎曲成型的原因。因此，可按值來確定回彈值的大小。見表3-2所示。彎曲工件的形狀。一般u形工件由于各邊牽制比v形工件回彈要小。模具間隙。u形彎曲模的凸、凹

45、模單邊間隙z/2越大，則回彈越大；時，板料處于擠壓狀態，則可能產生負回彈。彎曲力。生產中多采用加大彎曲力的校正彎曲。彎曲力的增加可擴大彎曲件內部的塑性變形區，從而減小回彈。回彈值的確定如前所述，由于影響回彈量的因素很多，而且各因素往往又互相影響，故難以進行精確的計算或分析。在一般情況下，設計模具時對回彈值的確定大多按經驗數值，或計算后在實際試模中進行修正。大變形自由彎曲（）時，由于彎曲半徑的變化不大，可忽略不計，只考慮角度的回彈，但彎曲角度不為時，回彈角應做如下修改。式中： 彎曲角為x的回彈角 彎曲角為的回彈角（見表3-2）； 制件的彎曲角。表3-2 單腳自由彎曲時的平均回彈角材料材料特性平均

46、回彈角材料厚度軟鋼軟黃銅鋁、鋅中硬鋼硬黃剛硬青鋼硬鋼小變形自由彎曲（）時，由于彎曲半徑較大，回彈量較大，故彎曲圓角半徑及彎曲角均有較大變化。可根據材料的有關參數，用下列公式計算回彈補償時彎曲凸模的圓角半徑及角度。 (3.15) (3.16)式中：彎曲凸模圓角半徑，mm； 彎曲凸模角度，mm；彎曲件的彎曲半徑，mm；彎曲件的彎曲角，屈服強度，mpa；彈性模量，mpa；t材料厚度，mm。板料彎曲時，其凸模圓角半徑按式計算： (3.17)式中：d棒材的直徑，mm在本文中，簧片屬于大變形自由彎曲，所以采用式計算其回 彈值。 該零件材料為，屈服強度。工件厚度為，根據查表可得。根據公式： (3.18)可得

47、：本文通過改善模具結構，補償回彈。根據工件的回彈趨勢和回彈量的大小，修正凸模或凹模工作部分的形狀尺寸，使彎曲后的工件回彈量得到補償。本文將凸模角度設定為：3.4彎曲工藝計算在工藝分析基礎上，對毛胚尺寸彎曲力計算，從而選取合理的設備，確定正確的刃口尺寸，進行合理的工序安排。彎曲件展開長度的確定板料彎曲時，中性層長度是不變的，因此根據變形前后中性層不變的長度原則來確定彎曲件毛胚的展開長度和尺寸。由于彎曲變形程度（）、彎曲方法、彎曲件形狀及標注方法等不同，故計算方法略有不同，要注意區別。1.概算法彎曲件分為直邊和彎曲兩部分，以其中性層長度之和可求得彎曲件展開長度，但彎曲部分的中性層要考慮位移，如圖3

48、-5所示，即：圖3-5 彎曲中心角為a的彎曲件 (3.19)式中： l彎曲件展開長度，mm； 彎曲件長邊長度，mm； 彎曲件彎曲半徑，mm； 層位系數，見表； 彎曲件的彎曲帶中心角， 可以是、大于或小于。表3-3 層位系數值v形彎曲0.5以下0.51.51.53.03.05.05.0以上0.30.30.330.40.5u形彎曲0.5以下0.51.51.53.03.05.05.0以上0.250.30.330.40.40.51.外側尺寸加算法先將外側尺寸全部加算，從其和減去取其于板厚和彎曲半徑兩要素的伸長量，即： （3.20）式中： l彎曲件展開長度，mm 彎曲件直邊外側尺寸，mm n彎曲件的彎曲

49、系數 c伸長正系數，見表3-4。表3-4 伸長補正系數c值板厚/mm1.01.21.62.02.33.2以上c1.51.82.53.03.55.0 根據公式可得，2.彎曲力計算彎曲力是指彎曲工件完成預定形狀時需要壓力機所需要的壓力，是設計沖壓工藝和沖壓設備的只要選擇依據之一。彎曲力不僅與板料材質、板料厚度、彎曲幾何參數和凸、凹模間隙有關，而且與彎曲方式關系密切。由于影響因素眾多而難以精確計算。故常采用經驗公式或簡化公式計算。自由彎曲力計算 (3.21)式中：自由彎曲力n 彎曲件寬度，mm 彎曲件材料厚度，mm 彎曲件的彎曲內半徑，mm 材料看拉鋸強度，mpa 安全因素，一般取將工件參數帶入計算

50、可得 校正彎曲力計算校正彎曲力遠遠大于自由彎曲力，其近似值計算如下 (3.22)式中：校正力n單位校正力，mpa見表 工件被校正部分在垂直于凸模運動方向上的投影面積表3-5 校正彎曲時單位校正壓力q值材料名稱材料厚度1336610鋁1020203030404050黃銅203030404060608010，15，20鋼3040406060808010025，30鋼40505070701001001201.頂件力和壓料力對于有頂料裝置和壓力裝置的彎曲模而言，其頂件力或壓料力可近似取 (3.22)本文中取，代入數據可得：2.彎曲時壓力機的壓力確定彎曲時壓力機的壓力可用式計算式中：壓力機的公稱壓力，n。自由彎曲時，校正彎力不計。校正彎曲時，校正彎曲力與自由彎曲力不是同時產生，且校正彎曲力比自由彎曲力及頂件壓料力大的 多，故和可以忽略，只按校正彎曲力大小來選擇壓力機。第四章模具的設計與裝配4.1卸料及壓料零件設計與標準卸料零件的作用是卸除沖件或廢料。常見的卸料零件有固定卸料板和彈壓卸料板。該壓彎翻孔復合模采用彈壓卸料板。彈壓卸料裝置由彈壓卸料板、卸料螺釘與彈性元件組成。該模具把壓料板和彈壓卸料板做成一個，壓料板、卸料螺釘與彈性元件組成了彈壓卸料裝置。壓