1、摘 要本設計書簡單的介紹了單工序模制造中的步驟、設計要求以及制造方案的選擇。特別是單工序模制造過程中有別與復合模、級進模模具結構，在制造過程中的一些由于級進模的結構的原因，所要采用的手動、送料方式以及毛坯的材料都要根據級單工序的結構來進行選擇和比較。還有各個零部件之間的裝配關系，單工序模對于工件的定位方式，以及在沖壓的過程中既要考慮到能否沖出合格的制件，又能同時使制造單工序模的成本降低到最小值，這些在單工序模的制造過程中都要對其一一的進行考慮和計算。關鍵詞：單工序模 落料目 錄第一章 緒論1第二章 零件的工藝性分析32.1沖裁件分析32.2沖裁工藝方案制定4第三章 工藝方案的確定53.1 沖壓

2、工藝計算及設計53.2 沖載力的計算83.3凸凹模的加工103.4凸、凹模間隙103.5凸凹模刃口尺寸計算11第四章 模具類型及結構的確定134.1 模具材料的選擇要求134.2 凸模結構設計144.3 鋼性卸料板設計154.4 凹模結構的設計174.5 凸模固定板的設計184.6 模架的確定19結 論20致 謝21參考文獻22產品銘牌沖孔毛坯落料模的設計與制造（浙江工業大學成教學 10 模具設計與制造 池波 ）指導老師:朱彬彬 第一章 緒論 模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業產品的基礎工藝裝備，屬于高科技產品，分為塑料模具、冷沖壓模具、熱鍛模具、鑄造模具、橡膠模具和玻璃模具等,是制造業

3、的基礎，大至汽車、小至玩具，其制作均源于一系列大小模具”.勞動和社會保障部職業資格鑒定中心主任陳宇對記者說，可能許多人沒有聽說過模具，覺得陌生，其實模具就在我們身邊，大到飛機，小到眼鏡片，平常生活中涉及模具的東西隨處可見. 我國的模具工業的發展，日益受到人們的重視和關注，在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產品中，60%80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。國際模具及五金塑膠產業供應商協會負責人羅百輝指出，在信息社會和經濟全球化不斷發展的進程中，模具行業發展趨勢主要是模具產品向著更大型

4、、更精密、更復雜及更經濟快速方面發展。伴隨著產品技術含量的不斷提高，模具生產向著信息化、數字化、無圖化、精細化、自動化方面發展；模具企業向著技術集成化、設備精良化、產品品牌化、管理信息化、經營國際化方向發展。模具工業在歐美等工業發達國家被稱之“點鐵成金”的“磁力工業”，如今世界模具工業的發展速度超過了新興的電子工業，已實現了模具專業化、標準化和商業化，因而深受贊譽。美國工業界認為“模具工業是美國工業的基石”，日本稱模具工業為“進入富裕社會的原動力”，在德國，被冠之以“金屬加工業中的帝王”之稱號，而歐盟一些國家稱“模具就是黃金”，新加坡政府則把模具工業作為“磁力工業”，中國模具權威稱為“模具是印

5、鈔機”。可見模具工業在世界各國經濟發展中具有重要的地位。模具技術已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志之一. 中國模具工業近十年來一直以每年百分之十五以上的增長速度快速發展。模具大國地位已得到世界公認。中國模具行業仍保持產銷兩旺，持續高速發展，模具產量、質量和水平進一步提高。模具工業作為重要的生產裝備基礎行業，直接服務于國民經濟的各個產業。 中國的模具市場十分廣闊，特別是在汽車制造業和it制造業發展的拉動下，使得對模具的需求檔次越來越高。現在所遇到的人才短缺問題，在未來的10年中不容易有太大的改觀。隨著入世后制造業中心向中國轉移，模具產業有望迎來30%的增長。”經過在校幾年的學習，讓我初步掌

6、握了模具的一些相關知識，在上個學期中，我在老師的指導下，和幾個同學合作完成了一副沖孔、落料復合模的制作。在沖出工件的時候，讓我嘗到了一點成功的喜悅。經過一夜夜絞盡腦汁的思考和一次次的查閱，還有老師們無私的指導下，終于完成了這幅模具的設計工作，短暫的興奮過后由讓我感到不安，由于是初次設計，文中的定然會有一些計算錯誤，以及疏漏之處。敬請各位老師指導指正。 第二章 零件的工藝性分析2.1沖裁件分析名稱：產品銘牌毛坯 材料：10f t=0.8mm 如圖零件圖2-1所示： 圖2-1零件圖此工件為沖裁件, 沖裁件名為產品銘牌毛胚，是由5條邊3個圓弧組成，材料的厚度是0.8，形狀比較規則，結構簡單，形狀也比

7、較像梯形。該材料是10f鋼制成，材料比較軟，產品精度不高，圖中均為標注尺寸公差，可按it14級公差選取，大批量生產，很適合沖裁加工。零件材料為優質鋼，性能好，適合用于沖裁加工完成此工件需要沖孔工序形狀簡單；結構符合沖載工藝要求性要求，只需要一次落料即可，用一般精度的模具即可以滿足零件的精度。2.2沖裁工藝方案制定沖裁件的工藝性是指從沖裁加工考慮其設計要求是否合理。一般地講，在滿足工件使用要求的條件下，能用最簡單、最經濟的方法完成工件的沖裁加工，就可以認定該件的沖壓工藝性好。排樣圖樣式如下： 圖2.2 簡單排樣圖從改圖分析得，該零件只適合于單工序沖裁落料模。單工序沖裁：每次沖裁一個工件，單工序特

8、點，沖裁精度，一般較低，實現操作機械化自動化的可能性，較易，尤其適合在適合于在多工位壓力機上實現自動化，生產通用性好，適合于中、小批量生產及大型件的大量生產，沖裁結構簡單，制造周期斷，價格低。第三章 工藝方案的確定排樣圖設計此工藝只需一次落料即可，需大批批量生產，且零件形狀簡單，工藝性良好，所以選用單工序落料模。材料厚度為0.8mm 為保證沖件的平整度所以采用倒裝單工序落料模3.1 沖壓工藝計算及設計一、排樣沖裁件在條料或帶料上的分布情形稱為排樣，排樣的結果是要畫出排樣圖。排樣是沖壓工藝設計工作的一項重要內容，也是一項技術性很強的工作。排樣的基本類型：按照材料的經濟利用程度或廢料的多少，排樣可

9、分為有廢料排樣與少、無廢料排樣兩大類。按工件在條料上分布的形式，排樣又可分為直排、斜排、對排、對頭排樣、多排、混合排多種形式。如果落料時沖裁輪廓是封閉的，則在工件與工件之間以及工件與條料側邊之間，都將留出作為剪切支撐面的工藝余料，簡稱搭邊。搭邊是廢料，從降低材料損耗考慮，希望搭邊越小越好。但搭邊太小了，支撐面剛度不足，會使工件質量變壞，也會降低模具壽命。設計時最小搭邊值可按表3-1選取。表3-1搭邊值的確定材料厚度t圓角及r2t的圓角矩形件邊長l50矩形件邊長l50或r2taa1aa1aa10.251.82.02.22.52.83.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.

10、81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.011.21.51.51.8注：表列搭邊值適用于低碳鋼，對于其他材料，應將表中數字乘以以下列系數：中等硬度的鋼：0.9；軟銅鋼、純鋼：1.2；硬鋼：0.8；鋁：1.31.4；硬黃鋼：11.1；非金屬：1.52；硬鋁：11.2。該工件搭邊值a=1.0，a1=1.2，材料排樣方法如圖所示： 圖3-1直排 圖3-2斜排該材料選用直排排樣，直排排樣圖搭邊值，材料厚度t=0.8mm，查表最小工藝搭邊值得此材料搭邊值=0.2mm=1.5條料寬度根據寬度公式計算 3-1（公式） 式中：b條料寬度；導料板；d工件橫向最大尺寸；橫搭邊；條料寬度公差；條

11、料與導料板的單面間隙，有側壓裝置時，取=13mm此材料條料寬度公式為63.50-1.5mm二、材料利用率一段條料能沖出的工件的重量與這段條料重量之比的百分數為材料利用率。由于同一塊板料的厚度和密度都是相同的，所以這種重量之比可用面積之比來代替。同一個工件，排樣不同時，材料利用率也不同。材料利用率越高越省料。因此，材料利用率是選擇排樣方案的一項重要指標，但不是唯一的指標。一般的原則是，如果生產量小，可以不考慮材料利用率，盡可能選擇簡單的排樣方案，以簡化模具結構。如果生產量大，特別是材料貴重時，應盡可能選擇材料利用率的排樣方案，以節省材料。但當一種排樣方案的材料利用率提高不超過5%，卻使模具結構變

12、得很復雜時，這種方案是不可取的。根據補拆法求出該材料的有效面積：3060=1800mm 3010=300mm 1800+300=2100mm一個步距：60+1.2=61.2mm根據材料利用率公式法： 3-2（公式）一根條料能沖出的工件數；l一根條料的長度；a一個工件的有效長度。 設一根條料為5m5m=5000mm 500061.2=81.7精細的排樣圖：圖3-3排樣圖3.2 沖載力的計算為了完成沖壓加工，壓力機滑塊所必須同時承受的各種壓力的總和稱為沖壓力。對于沖裁，沖壓力大部分是沖裁力，按不同的模具結構形式，還可包括卸料力或壓料力、推件力及頂件力中的一項或兩項。1. 沖裁力的計算根據山東大學趙

13、振鋒人的專著板料沖裁合理與合理間隙的表中所得該材料最小間隙值為0.048，最大間隙值為0.062，因該材料厚度較薄取中間間隙值為0.05。計算該材料的沖裁力，根據沖裁的實用計算方式：f=lt 3-3（公式）該材料周長：30+60+40+30+10+30=200mm查表所得10f優質碳素結構鋼抗拉強度275412，取中間值300mpa。f=lt=2000.48mm300mpa=48000n其沖裁力為48000n2. 卸料力、推動力和頂件力的計算卸料力、推動力和頂件力的分析在一次沖裁過程中，除了將板料斷裂分離以外，還需解決卸料、出件及廢料排除問題。講緊箍在凸模上的條料分離下來所需的力稱為卸料力。采

14、用順出件式模具時，將落料件或沖孔廢料從凹模型孔推出所需的力稱為推件力，采用逆出件式模具時，將落料件從凹模孔反向頂出所需的力稱為頂件力。這些力主要是摩擦力，也有少量變形力。此材料的卸料力、推動力和頂件力的計算因為此材零件精度不高，采用大間隙卸料力，和推件力很小，可以忽略不記。3. 總沖壓力的計算 總沖壓力的計算分析計算總沖壓力是為了確定壓力機的額定壓力。總沖壓力包括沖裁力及與之間時發生的力，即卸料力、推件力和頂件力之中的一項或兩項。這取決于模具的結構類型。此材料壓力的計算因為卸料力和推件力忽略不記，所以總沖壓力等于沖裁力為4.8kn4. 壓力機的選擇采用j23-3.15壓力機，公稱壓力4.8kn

15、，滑塊行程25mm，行程次數200次/mh，最大封閉高度170mm，封閉高度調節量為25mm，工作臺尺寸300*160mm滑塊底面尺寸（前后*左右）100*90，工作臺墊板厚度30m。5. 卸料裝置的計算卸料裝置由固定卸料裝置和彈壓卸料裝置兩大類組成此零件材料因為結構簡單，不采用彈性卸料裝置，使用鋼性卸料裝置 鋼性卸料裝置如圖3-4：圖3-4卸料板3.3凸凹模的加工凸、凹模的加工方法一般有兩種一種是凸、凹模分開加工另一種是凸、凹模配合加工。凸、凹模分開加工時，是指凸模與凹模分別按圖加工尺寸要求凸、凹模具有互換性，當制件形態復雜或凸、凹件配合較小時，采用分開加工法比較困難，此時，可采用配合加工法

16、，即先加工凹模（凸模）這種加工法容易保證凸、凹模間的間隙。本文所述的這一種形狀簡單的 工件，采用凸、凹模分開加工較為適宜，為了保證凸、凹模的初始間隙合理，不僅凸、凹模要分開標注公差，而且要有較高的制造精度，以滿足如下條件p+d（zmax-zmin） 3-4（公式）式中：p。d凸、凹模制造公差。zmax,zmin凸凹模大與最小雙通間。3.4凸、凹模間隙沖裁模的凸模與凹模之間的間隙稱為沖裁間隙。通常是指雙邊間隙，用z表示，單邊間隙z/2表示。沖裁間隙對沖裁件的尺寸精度、斷面質量及模具壽命都有較大的影響。因為此沖裁間隙是沖裁模設計的很重要的工藝參數。參考沖壓工藝沖裁間隙模具設計書第2版如表格：表3-

17、2 金屬材料沖裁間隙材料厚度t純銅、黃銅、軟鋼（wc=0.08%0.2%）z/tzminz/tzmax0.25%0.0107%0.0140.30.40.50.60.85%0.0150.0200.0250.0300.0407%0.0210.0280.0350.0420.056 已知工件材料為10f，材料厚度t=0.8mm,查表得：zmax=0.056m zmin=0.040m3.5凸凹模刃口尺寸計算3.5.1刃口尺寸計算的一般原則（一）刃口尺寸應保證沖出合格工件由于落料件的尺寸與凹模刃口尺寸基本相同，所以落料事應先計算凹模刃口尺寸，在依靠改變凸模刃口尺寸獲得合理的沖裁間隙。而沖孔的尺寸雨凸模刃口

18、尺寸基本相同，所以沖孔時應先計算凸模刃口尺寸，再依靠改變凹模刃口尺寸獲得合理的沖裁間隙（二）刃口磨損一些仍能沖出合格工件隨著沖裁次數的增加，凸模和凹模的刃口也隨之不斷被磨損。只要磨損量不超過一定限度，沖出的工件的尺寸雖有改變，卻仍在工件公差允許范圍之內，以保證模具能有一定的壽命。（三）設計時應取最小合理沖裁間隙刃口磨損后，將使沖裁間隙增大，所以設計模具時應取最小合理沖裁間隙。這樣，在磨損一定范圍內，實際間隙雖有增大卻仍可能在合理范圍內，也就仍能有一定的壽命。3.5.2刃口尺寸計算的方法（一）公差法制模時刃口尺寸的計算（二）配作法制模時刃口尺寸的計算（三）配作法的選擇此材料采用配作法制模時刃口尺

19、寸的計算，根據刃口尺寸計算公式： a類刃口尺寸： 3-5（公式）b類刃口尺寸：b= 3-6（公式）c類刃口尺寸: 3-7（公式）根據公差等級表it14查閱：40：0.62；60：0.74；30：0.62；r5-0.3；40，60，30是軸類尺寸，有2個r5是孔類尺寸。a類尺寸： b類尺寸：第四章 模具類型及結構的確定模具根據工件圖的工藝分析，采用單工序落料，由于凸凹模的間隙比較大，模具采用后側導柱模架就可滿足使用要求，而不必采用滾動導柱模架。上模部分由墊板，凹模，卸料塊，凹模墊板組成，模具下模部分由凸模卸料板和擋料裝置組成。凹模采用整體凹模結構，板料采用手工送料，依靠凸模卸料板上導料銷導向，檔

20、料銷定位，移動時利用檔料銷定位產品銘牌毛胚的簡單裝配圖：圖4-1模具裝配簡圖4.1 模具材料的選擇要求模具材料是模具的制造基礎，合理選擇模具材料正確實施模具熱處理工藝是保證模具壽命，提高模具質量和使用效能的關鍵，冷沖模是在常溫下對材料進行壓力加工和其他加工，所使用的模具，在使用中受到壓縮，拉伸，彎曲，沖擊，摩擦等機械力的作用。正常失效形式主要磨損，脆斷，彎曲，啃傷等，因此要求冷沖模具剛應有在相應的熱處理后，具有較高的變形抗力，斷裂抗力，耐磨損，抗疲勞等能力，以保證模具的精度和壽命當前我國常用的冷作模具鋼有gr12，gr12mov，grwmn，w18cr4v等。該模具的材料1、固定板、卸料板采用

21、45鋼2、凸模、凹模采用cr123、模柄采用q2354、上模座、下模座采用標準模架5、墊板，采用q235熱處理淬火4.2 凸模結構設計凸模結構設計的三原則1)精確定位凸模安裝到固定板上以后，在工作過程中，其軸線或母線相對于固定板的位置不允許發生任何方向的改變。否則，就會改變沖裁間隙的均勻性，降低模具壽命，嚴重時會造成啃模事故。2)防止拔出在回程中，卸料力對凸模產生拉伸作用，凸模的結構應能防止其從固定板中拔出來。（2）凸模的類型1）標準圓凸模 2）凸緣式凸模 3)鉚裝式凸模 4）直通式凸模5）鑲拼式凸模（3）此材料的凸模選擇此材料該設計為直通式凸模外形凸模材料選用gr12鋼，gr12鋼是一種應用

22、廣泛的冷作模具鋼淬火加熱時碳化物大量容人奧氏體。淬火后得高硬度馬氏體；回火時氏體析出大量彌散分布的碳化物，由于其硬度很高，因而提高了鋼的耐磨性，gr又是等溫轉彎曲線右移，從而增加了鋼的淬透性馬氏體相變點低，淬火后模具鋼中有大量的殘留奧氏體，減少了模具淬火時的變形量，由于gr12剛具有硬度和良好的耐磨性，所以在冷做模具中得到了廣泛應用。4.3 鋼性卸料板設計因為該加工材料厚度為0.8，擋料銷因取3，又因為加工材料是一個一個進的，所以卸料高度該取7mm。卸料板采用m6螺紋與凹模連接，厚度該取12mm。為了保證送料準確，卸料板長度和凹模長度一樣大。導料板厚度為60mm。鋼性卸料板圖：圖4-2卸料板凸

23、模長度的確定1)凸模長度簡要的分析設計模具時，如果選定了模具標準中的典型組合，則凸模的長度就確定了，不需計算凸模長度。在設計非標準模具時，需按模具的不同結構形式來計算凸模的長度。固定卸料的凸模長度固定卸料式模具的凸模長度l按下式計算： 4-1（公式）式中凸模固定厚度； 固定卸料板厚度； 導料板厚度；考慮凸模需要刃磨、凸模固定板與卸料板之間需要有安全距離等因素，所附加的長度。一般取(二)彈壓卸料的凸模長度彈壓卸料式模具的凸模長度l按下式計算: 4-2（公式）式中凸模固定板厚度（mm）; 彈壓卸料板厚度（mm）；在預壓狀態下卸料橡皮的厚度（mm），=（0.850.9）h,h為自由狀態下橡皮的厚度。

24、式中，0.2mm是凸模端面縮進卸料板的距離。該卸料板的計算根據公式：凸模固定板厚度：15mm固定卸料板厚度：15mm導料板厚度;60mmh：20mml=15mm+15mm+60mm+20mm =110mm該材料采用直通式凸模，長度110mm。凸模的結構如圖4-3圖4-3凸模4.4 凹模結構的設計1、凹模板的外形和尺寸凹模結構設計包括：確定凹模的外形尺寸和厚度，選擇凹模型孔側壁的形狀，確定凹模孔、螺孔和銷孔的位置及標準尺寸等。凹模結構圖：圖4-4凹模2、凹模外形的確定凹模外形尺寸是否合理，將直接影響到凹模的強度，剛度和耐用度所以要經過一定計算來確定，各外形尺寸計算如下：凹模厚度h 查沖壓手冊表2

25、39 h=30凹模長度，通常壓力中心不與矩形lb中心，相重合，特別是進沖裁時更是如此，這時就要對凹模有效面積進行修正，壓力中心，o沿矩形lb長度方向處于對稱線上，而沿寬度方向不在對稱線上，可取o點長度寬方向到距邊的最大距離b的一半，則lxb即為修正后的凹模有效面積，自矩形lb向四周擴大一個允許的凹模壁厚c值，可得凹模外形尺寸lb就能保證壓力中心與凹模及模柄中心線重合，正沖壓件寬度也在于對稱中心。凹模壁厚c值主要考慮布置連接螺釘孔和銷釘孔的需要，同時也能保證凹模的強度和剛度。取凹模壁厚c值時，還應注意以下幾點，工件料薄時取表中較小值，反之取大值；型孔為圓弧時取小值，為直邊時取中值，為尖角取大值；

26、當設計標準模具或雖然設計非標準模具，但凹模板毛胚需要外購時，應將計算的凹模外形尺寸lb按模具國家標準中凹模板的系列尺寸進行修正，取較大規格的尺寸。長度l=l+2c=60+352=130mm寬度b=b+2c=40+352=110mm取凹模標準尺寸為：130mm110mm30mm，凹模材料選gr12鋼，用螺釘和銷釘直線固定在上模座，和螺釘和銷釘孔。3、凹模強度校核凹模強度校核主要是檢查其高度h，因為凹模下面秒年的模座或墊板上的洞口大，便凹模工作時受彎曲，若凹模高度不夠使會產生彎曲變形，以至損壞，=彎 4-3（公式）式沖f沖裁力彎=彎曲應力彎=804.5 凸模固定板的設計凸模固定板的外形尺寸與凹模一

27、致，為110130mm，凸模固定板型腔采用電火花線切割床加工，四個m8螺釘孔用6.5鉆頭 ，鉆孔，用絲錐攻螺紋，2個8銷孔用7.8的鉆頭鉆孔，用絞孔。裝配時用平面磨床對其進行模削，這樣能夠保證配合后圓柱凸模不會上下位移，減少沖擊延長使用壽命固定板用螺釘固定裝在上模上，材料采用45鋼，調質熱處理hrc4045，厚度15mm。凸模固定板設計圖：圖4-5固定板4.6 模架的確定根具前面切頂的模具類型和卸料，出料形式選擇典型組合形式采用中回導柱模架依據凹模尺寸，查國標gb/t2855.961990和gb/t2855.101990確定上下模座查國標gb/t2861.11990和gb/t2861.61990確定導柱和導套上模座：22012540下模座： 22012550導柱： 25180導套： 251538裝配圖如圖所示：結 論經過這一時間段的論文設計，完成了任務書所規定的任務。本設計涉及的課程很多，涉及到機械制圖、冷沖壓工藝及模具設計、模具制造工藝學、金屬學與熱處理、成型設備、cad繪圖