1、江西省兵器高級技校畢業設計（論文）江西省兵器高級技校2013級預備技師班畢業設計說明書 題 目： 專 業： 模具設計與制造 指導老師： 黃 凡學生姓名： 20 年 月 日緒論沖壓是一類典型的金屬加工工藝，它是利用金屬材料的塑性變形來改變毛坯材料的形狀和尺寸，獲得所需產品零件的加工過程。沖壓加工的特點：（1） 生產效率高（2） 材料利用率高（3） 精度高（4） 操作簡便沖裁、彎曲、拉深、成形是四種最基本的沖壓加工工序，由此四種工序的組合可以實現復雜產品的沖壓加工。各種零件的結構、尺寸、材料、精度各異，所采用的沖壓加工方法也各不相同，但沖床、模具和材料是每一個沖壓過程不可缺少的。沖床、模具和材料是

2、沖壓加工的三個基本要素。與一般機械加工不同，沖壓過程對操作者的技術水平要求低，而相關的技術含量實際上體現在模具上，因此模具具有技術密集型的特點。冷沖模就是指進行沖壓加工的模具，是沖壓加工的基本要素之一。據統計，在各類模具中冷沖模所占的比例約為46。由于沖壓加工中產品的形狀、尺寸、精度甚至材質等均由模具決定，所以其設計和制造對于提高沖壓加工水平、保證沖壓產品質量具有重要意義。此文作為參考。目錄（用自動生成）第一部分 設計任務書1.題目來源：生產實踐2.題目類型：設計3.設計擬達到的主要目標及技術參數：1） 對沖壓件進行工藝分析；2） 工藝方案比較，確定最佳工藝方案；3） 確定各工序模具結構形式；

3、4） 工藝設計：計算毛坯尺寸；畫排樣圖；計算各工序沖壓力；選擇沖壓設備（型號和規格的確定）；模具壓力中心的確定；模具主要零件尺寸的確定，如凸、凹模刃口尺寸的計算等（必要時，須進行零件的強度校核）；5） 填寫沖壓工藝卡；6） 模具結構設計；7） 畫裝配圖和零件圖；8） 校核壓力機安裝尺寸。4.設計具體任務： 模具裝配圖一份 凸模，凹模，凸、凹模固定板，導料板，定位板和壓邊圈等指定零件圖兩張 設計計算說明書一份5.設計要求： 設計圖樣全部用計算機繪制，符合最新制圖標準；投影正確，表達完整，布局合理。 注重模具結構和裝配要求，功能滿足，實用可靠。 理論分析完整清楚；設計推導簡明扼要；計算正確可靠。避

4、免冗長，反對抄襲。6.技術難點： 總體布置方案，模具結構總裝圖。7.重要提示： 模具結構總裝圖中的公差與配合，工序的組合和順序確定。第二部分 設計過程一、沖壓件的工藝分析.1、材料：該沖壓件的材料是 XXXXXX鋼具有較好的可沖壓性能，查表1的特性如下：表1材料特性 牌號材料狀態抗剪強度（/ MPa）抗拉強度（/ MPa）XXX2、零件結構： 3、尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可IT14級確定工件尺寸的公差。按附錄D1沖模設計應用實例查得各尺寸公差為：零件外形如圖一 圖一 零件圖2、沖壓工藝方案及模具結構類型1）沖壓工藝方案的確定（主要寫根據給你的零件及批量，選擇合理的工藝

5、方案）2）模具機構形式的確定三、沖壓件主要工藝參數計算1）毛坯的尺寸計算該毛坯的工件展開圖如圖2所示。 圖二 毛坯的工件展開圖則毛坯的外形尺寸為：查表XXXXXX可查得沖裁時的搭邊值為 則條料寬度為： 送料步距為：將步距取整為 2）壓力中心的計算 因為該工件是軸對稱圖形，所以其重心在對稱中心線上，計算壓力中心時，僅考慮X方向的值就可以了設模具的壓力中心坐標為 等半徑圓弧段的壓力中心，位于任意角度的角平分線上，切距離圓心為的點上，且圖三 壓力中心計算各段距離圖示 四、 沖壓工藝力的計算計算沖裁力的目的是合理地設計模具和選擇壓力機。影響沖裁力的因素很多，主要的有材料機械性能與厚度、零件形狀尺寸、模

6、具間隙波動及刃口鋒利程度等的影響。1、 落料力 考慮到凸、凹模刃口的磨損，模具間隙的波動，材料力學性能的變化以及材料厚度偏差等因素，實際所需的沖裁力還需增加30%，故選擇沖床時的沖裁力（N）應為按沖模設計應用實例式（2-7）： =1.3Lt=Lt式中 落料力（N）； L工件外輪廓周長，通過計算L=127.06mm； t材料厚度，t=1mm； 材料的抗剪強度（MPa）。由沖模設計應用實例書末附錄A1查得=260340MPa 材料的抗拉強度（MPa）。由沖模設計應用實例書末附錄A1查得= 295430MPa 落料力則為： =2、沖孔力沖裁模設計時，為了合理設計模具及設備，必須計算沖裁力。壓力機的噸

7、位必須大于所計算的沖裁力。以適應沖裁的要求。平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力（N）可按下式計算： 式中： L沖裁件周長； t材料厚度； 材料抗剪強度（Mpa）。 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，實際沖裁力可能增大，所以應取 式中： F最大可能沖裁力（稱沖裁力） 材料抗拉強度（Mpa）卸料力、推件力和頂件力一般采用經驗公式進行計算。由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔的部分的材料會緊箍在凸模上，而落下部分的材料會緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力稱為卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力稱為推件力。影響卸料力、推件力的因素很多，如材

8、料的種類，材料厚度，沖裁間隙，零件形狀尺寸以及潤滑情況等。所以這些力通常采用經驗公式計算3、卸料力 式中： 卸料力（KN）； F沖裁力（KN）； 卸料力系數（見表xxxxxxx） =4、頂件力 式中： 頂件力（KN）； F沖裁力（KN）； 卸料力系數（見表2-20） = 5、壓料力 壓料力的值可以近似的取彎曲力的30%80%，即 7、降低沖裁力的方法在生產中，當壓力機的噸位不足時，可采用凸模的階梯布置(各凸模工作端面不在一個平面)；斜刃沖裁(沖孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加熱沖裁等措施以降低沖裁力。如圖四所示：圖四 減小沖裁力的方法a) 斜刃落料； b)斜刃沖孔； c)梯形布置沖頭本設計中因為

9、沖裁力較大，需要分成幾次沖裁所以選用凸模階梯布置的形式（C）。8、沖壓設備的選擇為安全起見，防止設備的過載，可按公稱壓力是總壓力1.61.8倍的形式來計算選取壓力機。壓力機是沖壓加工的基本要素之一，為沖壓加工過程提供沖壓力。壓力機種類很多，典型的有曲柄連桿式、液壓式、數控式及高速沖床等。壓力機選擇時主要考慮的因素包括：（1） 提供足夠的成形力功率滿足要求。（2） 臺面要足夠大，能容納模具（3） 閉和高度合適，行程滿足沖壓要求。（4） 沖壓速度滿足生產率的要求（5） 精度和剛性有保證（6） 上料和出件滿足模具的使用要求（7） 操作安全、方便。根據計算可選取公稱壓力為xxxxxxxKN的開式雙動壓

10、力機J23-16 公稱壓力： 滑塊行程： 最大閉合高度： 封閉高度調節量： 工作臺尺寸（前后左右）： 模柄孔尺寸（直徑深度）：五、工藝設計1）排樣圖設計1、排樣設計是多工位級進模設計的重要內容，2、是模具結構設計的依據之一。3、它影響到材料利用率、沖件質量、模具結構、成本和壽命。 本設計選用直排形式如圖五所示： 圖五 零件的排樣圖形式2）材料利用率的計算: 式中材料利用率； n一個進距內沖裁件的數目； A 沖裁件面積(包括內形結構廢料)； b條料寬度；h進距。越大，廢料所占的面積就越小。一般將作為衡量毛坯排樣方案優劣的指標。材料利用率的計算有時候也可以整個條料為基礎或者以一塊板料為基礎計算。從

11、上式可看出 ，若能減少廢料面積，則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結構廢料兩種(圖3-1）。搭邊和余料屬工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關的廢料；結構廢料由工件的形狀特點決定，一般不能改變。所以只有設計合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。排樣合理與否不但影響材料的經濟利用，還影響到制件的質量、模具的結構與壽命、制件的生產率和模具的成本等技術、經濟指標。因此，排樣時應考慮如下原則： 提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當改變制件形狀)。 排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。 模具結構簡單、壽命高。 保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。 設計了如下方案毛坯

12、排樣方案：如圖六所示：圖六 毛坯排樣方案3）搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側 邊之間 留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊太小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還會拉入 凸 、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或影響送料工作。搭邊值通常是由經驗確定，表3-1所列搭邊值為普通沖裁時經驗數據之一。 表（3-1）搭邊a和a1數值(低碳鋼)a ,a1 分別是XXxxx,xxxxxmm。4）條料寬度的計算條料寬度：是指根據排樣結果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸有式：BD2a 取

13、a=1.50mm B：條料寬度的理論值D：垂直于送進方向的毛坯最大輪廓尺寸則 B六、主要工作部分尺寸的計算 落料凹模、沖孔凸模、凸凹模和彎曲凸模的工作關系如模具總裝圖十二所示：根據表211查得，沖裁模的初始雙邊間隙Zmin =xxxx,Zmax=xxxxx為注公差按IT14級精度要求計算。沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，其雙面間隙用Z表示，單面間隙為Z/2，沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁設計中一個很重要的工藝參數。沖裁間隙值的選取對工件質量，沖裁力的大小，模具的壽命都有顯著影響，沖裁間隙較大時會出現廢料穿過板料而隨凸模上升的現象，也

14、會使脆性材料從凹模孔中高速穿出以至危及操作者的安全，由 沖壓工藝及沖模設計表3-10選擇間隙 材料10#鋼 厚度t最小間隙Z最大間隙Z1mm0.13mm0.16mm由于各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，還必須根據沖裁件的情況、模具結構沖壓方法以及模具加工方法等因素，酌情增減間隙值。如：1）對于尺寸精度、斷面垂直度要求高的沖裁件，應選用較小間隙值。對于尺寸精度和斷面垂直度要求不高的沖裁件，應降低沖裁力、提高模具壽命為主，可采用大間隙值。2）在同樣條件下，非圓形凸、凹模刃口形狀比圓形間隙大。沖孔落料的間隙大。3）凹模為斜壁刃口時，應比直壁刃口間隙小。4）高速沖裁時模具容易發熱，間隙應增大。5）熱

15、沖時材料強度低，間隙應比冷沖時減小。6）沖裁熱扎硅鋼片應比冷扎硅鋼片的間隙大。7）電火花穿孔加工凹模型孔時，其間隙應比磨削加工時小。一般平刃口模具沖裁力可按下式計算磨損系數X的值查表得其值1、 刃口尺寸的計算落料的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模的尺寸也就是落料模尺寸以凹模為基準，沖孔的尺寸以凸模為基準。 對基準件刃口尺寸的磨損后增大的，其刃口的公稱壓力尺寸應取尺寸公差范圍較小的數值，對基準件刃口尺寸在磨損后減小其刃口的公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍的較大數值 采用凸凹模分開加工的方法1） 落料部分刃口的尺寸計算設沖模凸模、凹模分別按精度要求IT6和IT7的尺寸精度要求來計算，也可查表

16、來計算222 凸模的制造公差凹模的制造公差落料部分零件如圖七所示圖七 落料凹模零件 工序性質沖件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料沖孔 ，分別為落料凸凹模的刃口尺寸（mm）； ，分別為沖孔凸凹模的刃口尺寸（mm）； D，d分別為落料件和沖孔件的基本尺寸（mm）； 分別凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7，也可按表212選取，或取，； 制造的制造公差（mm）； 最小合理間隙（mm）； X磨損系數，其值在0.51之間。 L2=L3=L4=L= 校核 對于L2 對于L3 對于L4 因此，所有的尺寸是合適的。符合基本條件。2、沖孔刃口尺寸的計算（1） 凸模形式常見的圓形凸模結構形式如圖八所示： （a）

17、( b ) （c） 圖八 常見的圓形凸模結構形式圖a、c適用的沖裁直徑d=120mm,為避免應力集中和保證強度與剛度方面的要求，而做成圓滑過渡的階梯形或在中部增加過渡階段。圖b適用的沖裁直徑d=830mm該設計中有1個圓形凸模，其中XXXXXX 孔。決定采用圖a的結構。（根據自己的選）對于圓形凸模，GB286381的冷沖模標準已制訂出這類的凸模的標準結構形式與尺寸規格。設計時可按國標選擇。對于非圓形凸模，采用臺階式凸模一般采用機械加工，當形狀復雜時，成形部分常采用成型磨削。 常見的整體式凸模結構形式如圖九所示：圖九 常見的整體式凸模結構形式（2）凸模的長度凸模長度應根據模具結構的需要來確定。由

18、于采用固定卸料板和導料板結構，凸模的長度應該為：Lh1h2h3（1520）mm（26) 式中：h1、h2、h3分別為凸模固定板、卸料板、導料板的厚度。1520mm為附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（3）凸模結構設計為防止小凸模的折斷，常采用如圖十所示的結構進行保護。圖十 凸模護套本次設計中直徑為12的孔，不需要采用護套，所以凸模采用整體臺階式凸模結構。（根據自己的來選）（4）凸模強度校核在一般情況下，凸模的強度是足夠的，所以不用校核。但對于特別細長的凸模或板料厚度較大的情況下，應進行壓應力和彎曲應力的校核，檢查其危險斷面的尺寸和自由長度是否滿足強

19、度要求。 本次設計中凸模的長度相同，凸模材料擬用Cr12MoV,最小的凸模是d=XXXmm，七、模具主要零件及結構尺寸主要有上模座、下模座、落料凹模、沖孔凸模、彎曲凹模、凸凹模、活動凸模、卸料板、壓料板、固定板、墊板等零件組成。、 卸料零件的設計計算。該模具采用彈性卸料裝置初定下卸料板用11根彈簧，根據工廠經驗可求出彈簧最大的工作負荷。 并根據來選彈簧。= =由書中數據可選用3438號彈簧。其其工件彈簧序號H= H=+(=5mm)故選用36號彈簧，鋼絲直徑為xxx，自由狀態下高度為xxxx 彈簧的裝配高度為下卸料板厚度取xxxx，根據結構選用xxxxxxxxxx標準，內孔與凸凹模間隙為xxxxx同理，根據模具設計尺寸，上卸料裝置的基本結構，上卸料裝置選取兩個xxxxx號彈簧，外徑D=xxxxxxxx，直徑鋼絲為xxxx，自由狀態下高度H=xxxx；裝配高度H=x 2、 凸凹模外形尺寸的計算可知凸凹模的壁厚有足夠的強度。根據下卸料板彈簧和下