1、6圖書分類號：密 級：畢業設計(論文)簧片落料彎曲級進模設計SPRING PIECE BLANKING BENDING OF PROGRESSIVE DIE DESIGN學生姓名學院名稱專業名稱指導教師20*年05月27日 摘要沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。彎曲是將板料、棒料、管材和型材彎曲成一定角度和形狀的沖壓成形工序。本文研究的是簧片落料彎曲級進模設計。首先進行工藝性分析，確定最佳加工工藝，并對進行工藝計算，根據工件的尺寸及結構關系進行模具設計，比如在彎曲過程中對于回彈值的確定等。對主要結構零件進

2、行了設計計算和強度校核；最后又確定了落料、彎曲級進模的結構型式，對零件進行了設計和校核，并合理的選擇了壓力機。關鍵詞 簧片；級進模；沖壓工藝；模具設計謝謝朋友對我文章的賞識，充值后就可以下載說明書，我這里還有一個壓縮包，里面有相應的word說明書（附帶：外文翻譯）和CAD圖紙。需要壓縮包的朋友請聯系QQ客服：1459919609。下載后我可以將壓縮包免費送給你。需要其他設計題目直接聯系！ AbstractStamping is installed in the use of stamping equipment (mainly press) on the mold to exert press

3、ure on the materials to produce plastic deformation or separation, to obtain the necessary components of a pressure processing methods. Sheet metal bending is, bar, pipe-bending and profiles some perspective and shape of the stamping process.This study is the reeds blanking bending of progressive di

4、e design. First analysis, determined the best technology processing technology, and for process calculation, according to the size of workpiece and structural relationship, for instance in bending tooling design process of the determination of for rebound value. Major structural parts of the design

5、calculation and strength check; Finally and determine the blanking, bending the structural type of progressive die for parts, the design and check, and reasonable chose press. Keywords spring piece Rebound value Stamping process Mold design徐州工程學院畢業設計(論文)目 錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 課題研究的背景11.2 沖壓模具行業發展現

6、狀及趨勢11.3級進模的特點41.5課題研究的主要內容42.沖壓工藝分析52.1沖壓工藝分析52.1.1沖壓件的工藝分析52.1.2結構分析52.1.3 加工順序決定的的毛坯原則52.1.4 沖壓方案設計62.2 確定排樣圖72.2.1 排樣圖的設計與計算72.2.2 排樣圖設計原則72.2.3 排樣圖73 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設備93.1 落料、沖壓級進模的沖壓力計算和設備選擇93.1.1沖壓力的計算93.1.2選用沖壓設備103.1.3沖模壓力中心的確定103.1.4模具閉合高度的確定103.2凸、凹模設計113.2.1沖裁凸凹模的設計原則113.2.2確定凸、凹模間隙123.2.3

7、凸、凹模刃口尺寸確定133.3 沖裁模具的設計和設備的選擇143.3.1 沖裁模的分類143.3.2 凸模、凹模的結構設計153.3.3彎曲變形過程163.3.4彎曲質量分析163.4彎曲工藝計算204 模具的設計與裝配244.1 定位零件的設計244.2卸料及壓料零件設計與標準244.3卸料螺釘及其它零件的的選擇254.4 模架及導套、導柱選擇264.5 模具設計264.5.1 側刃凸模264.6選擇沖壓設備284.6.1 沖壓設備的選用原則:284.6.2 壓力機噸位和型號的選擇284.6.3 壓力機的可用性分析294.7模具總裝圖的繪制294.8模具的裝配30結論34致謝35參考文獻36

8、71 緒論1.1 課題研究的背景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

9、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。1.2 沖壓模具行業發展現狀及趨勢隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速發展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發展。其主要表現和發展方向如下。(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規律研究及坯料與模具之間的相互

10、作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優化設計。這樣既節省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發展方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工

11、藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT1617級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替傳統模具進行板料曲面成形的一種先進技術，

12、我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統以技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。(2) 沖模是實現沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具技術也在迅速發展；另一方面，為了適

13、應產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發展。 精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達25微米，進距精度23微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法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，但

14、在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。 模具制造技術現代化是模具工業發展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為1500040000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra1微米），而且與傳統切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削

15、用量還可實現硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統、集成系統、在線自動測量系統和動態仿真系統，體現了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達1.5微米，表面粗糙度達Ra=010.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續軌跡坐標磨床及自動拋

16、光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發展,現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發研制的“型多功能快速原型制造系統”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造和熔融擠壓成形）的系統，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一

17、汽模具制造公司在以加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。(3) 沖壓設備和沖壓生產自動化方面 性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精

18、度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達；公稱壓力為的高速壓力機的滑塊行程次數已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數量為普通壓力機的410倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業。 近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新換代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的

19、要求，開發了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統（FMS）代表了沖壓生產新的發展趨勢。FMS系統以數控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統、自動上料與下料系統，生產過程完全由計算機控制，車間實現24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。(4)沖壓標準化及專業化生產方面 模具的標準化及專業化生產

20、，已得到模具行業和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現專業化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業國家模具標準化生產程度已達70%80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業化制造某類產品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業化生產近年來也有較大發

21、展，除反映在標準件專業化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業發展的要求，主要體現在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規格較少，大多數標準件廠家未形成規模化生產，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。1.3級進模的特點級進沖裁模是在壓力機滑塊的一次行程、在模具的不同工位分別進行工件的內形和外形沖裁，而在最后工位才制成工件。級進模具有以下優點：1. 級進模是多工序沖模，在一副模具中，可以包括沖裁、彎曲、成形和拉深等多種多道工序，具有比復合模更高的勞動生產率，也能生產相當復雜的沖件；2.

22、 級進模操作安全，因為人手不必進入危險區域；級進模設計時，工序可以分散。不必集中在一個工位，不存在復合模中“最小壁厚”問題。因此模具強度相對較高，壽命較長。3. 級進模易于自動化，即容易實現自動送料，自動出件，自動疊片；4. 級進模可以采用高速壓力機生產，因為工件和廢料可以直接往下漏；5. 使用級進模可以減少壓力機，減少半成品的運輸。車間面積和倉庫面積可大大減小。級進模的缺點是結構復雜，制造精度高，周期長，成本高。因為級進模是將工件的內、外形逐漸沖出的，每次沖出都有定位誤差，較難穩定保持工件內、外形相對位置的一致性。但精度高的零件，并非全部輪廓的所有內、外形相對位置要求都高，可以在沖內形的同一

23、工位上，把相對位置要求高的這部分輪廓同時沖出，從而保證零件的精度要求。1.5課題研究的主要內容 收集大量資料進行調研，熟悉課題，為畢業設計做準備。 查閱相關外文文獻，進行外文翻譯，約為4000字。 擬定零件沖壓工藝方案及模具總體設計方案。 繪制模具裝配圖及主要零件圖，總量不少于三張A0圖紙。 根據設計流程，編寫20000字以上的畢業設計說明書。2.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：簧片零件，如圖2-1所示圖2.1 簧片零件圖圖2-1工件圖彈簧片零件，材料料厚，大批量生產，尺寸精度要求不高。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

24、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

25、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

26、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。但復合模結構復雜，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。由于彈簧片尺寸較小，后壁又小，且沖孔在前，落料在后，以凸模插入材料和凹模內進行落料，必然受到材料的切向流動的壓力，易造成凸模縱向變形。采用復合模沖壓，除解決了操作安全和生產率等問題外，又會有新的難題出現，因此，使用價值不高，也不宜采用。方案（4）級進模比單工序模生產率高，生產批量大，操作

27、方便，通過合理設計可以達到較好的零件質量和避免模具強度不夠的問題，既解決了（1）、（2）的問題，又不存在方案（3）的難點。故此方案最為適合。考慮到由于工件間搭邊值僅為2mm, 因此設計了在上述級進模中添加兩個空工位以保證凹模強度, 這種排樣方式不但使模具結構簡單, 并且能有效保證產品質量。最終該零件具體加工方案為：沖孔空工位沖孔空工位切槽空工位彎曲空工位落料，級進模生產。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

28、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

29、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.

30、 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。2.2.3 排樣圖排樣圖見圖2-1；排樣采取對稱布置，這樣可以提高生產效率，并且在彎曲是可以避免因為受力不均而產生的材料流動。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。圖2-1 排樣圖3 計算各工序沖壓力和選擇沖壓設備3.1 落料、沖壓級進模的沖壓力計算和設備選

31、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： 式（3.1）式中: 沖裁力，N； 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： 式（3.2）將，

32、厚度，以及材料的抗抗剪強度代入上式，得其沖孔力公式也是公式（3.1），將數值代入，得當沖裁結束時，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

33、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： 式（3.3） 式（3.4） 式（3.5）式中： 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，查表可得取，則總沖壓力3.1.2選用沖壓設備這一工序需要的總壓力，從總壓力來說我們選擇的是的壓力機，其具體的型號要等后面的計算來決定。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

34、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

35、力中心。本文中加工零件為對稱形狀沖裁件，所以該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(h)+10 式（3.

36、6）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。本次設計中各零件厚度如下 下模座厚度為45； 下墊板厚度為15； 凸凹模固定板厚度為32； 卸料板厚度為10； 上模座厚度為45； 上墊板厚度為15； 凸模固定板厚度為20； 落料凹模厚度為30； 墊塊厚度為20； 頂件塊厚度為30； 凸凹模厚度為50。落料、沖孔復合模具的閉合高度為：H模=312

37、。另外，模具的其他結構尺寸也必須與壓力機配合。3.2凸、凹模設計3.2.1沖裁凸凹模的設計原則由于凸、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

38、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，根據工件制造精度進行選取：l 工件精度IT10以上 X=1l 工件精度IT11IT13 X=0.75l 工件精度IT14 X=

39、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

40、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。凸模與凹模間每側的間隙稱為單面間隙，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3.2所示，即圖3-1 沖裁間隙 式（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

41、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凸、凹模刃口尺寸確定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

42、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，計算凸模或凹模刃口尺寸，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，

43、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： 式（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： 式（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式（3.10）計算。 第三類尺寸： 式（3.10）式中： 基準件尺寸，單位為； 相應的工件極限尺寸，單位為； 工件公差，單位為； 基準件制造偏差，單位

44、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的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（trimming ）等。2) 按工序組合方式可分為單工序模（簡單模）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

45、。它是指在沖床的一次行程中，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（guide plate die）、導柱模（guide pillars die）、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（carbide die）、鋅基合金沖模（zinc-alloy based die）、橡膠沖模（rubber die）、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（section）模。6) 按模具的卸料方法可分為：剛

46、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（working component，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（punch）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

47、切，但若凸模過長又降低其工作時的穩定性。其長度見式： 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。將數據帶入其中計算可得：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

48、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

49、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，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，

50、能否出現裂紋取決于的大小。1) 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 式(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： 式(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； 式(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

51、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。2) 影響最小相對彎曲半徑的因素 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

52、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。表3-1 最小彎曲半徑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,Q2750.3t0.8t0.8t1.5t