1、目錄 目錄.1一 緒論.21.1 中國沖壓模具的發展現狀.2 1.2 中國沖壓模具的發展方向.3二 零件分析.42.1 工藝分析.42.2 確定最佳工藝方案.5三 工藝計算.63.1 材料利用率的計算.63.2 沖裁力的計算.73.3 卸料力，推件力，和頂件力的計算.73.4 壓力中心的確定.83.5 凸，凹模間隙值的確定.8四 凸，凹模刃口尺寸的計算.94.1 凸，凹模刃口尺寸的確定原則.94.2 凸，凹模配合加工時的工作部分尺寸.9五 模具結構.115.1 模具工作零件及其緊固方式.115.2 模具的卸料，頂料機構.11六 壓力機的選擇.11七 標準件的選擇.12八 模具材料和熱處理要求.

2、138.1 沖裁模凸凹模材料選取的原則.138.2 模具材料的熱處理.13 小結.13九 參考文獻.14一 緒論1.1中國沖壓模具的發展現狀中國沖壓模具的發展現狀改革開放帶了我國的經濟進入高速發展的時期，模具的市場的需求量也進一步的增加。模具行業也一直以15%左右的增速再發展。因此帶來的模具工業企業的所有制成分的巨大變化，一些國有專業模具廠也如雨后春筍般的建立起來，同時也帶來了以集體、獨資、私營和合資等形式的快速發展。賦有“模具之鄉”的浙江寧波和黃巖地區是現今我國規模最大的兩個地方；廣東地區也漸漸掀起了開建模具廠的浪潮；其中科龍、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資或是外商獨資形式

3、的模具企業現也有幾千家。近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維CAD，并陸續開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/C

4、AM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學模具CAD國家工程研究中心開發的冷沖模和精沖研究中心開發的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內模具行業擁有不少的用戶。雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛

5、等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。1.2中國沖壓模具的發展方向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

6、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

7、、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

8、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。我國沖壓模具與發達

9、國家企業之間的差距不小，因此要發揮整體優勢和綜合競爭力，要加強統籌協調、完善合作機制，創造性地工作。也需要加大對模具相關專業人才的綜合素質培訓投入。二 零件分析2.1工藝分析這三個工件形狀簡單，規則尺寸適中，最高尺寸精度IT6級，均符合沖裁件的工藝要求。但要求三個工件套料生產，由于沖孔和落料的工藝計算不同，必須先明確圖1中34mm和22mm兩個尺寸的工藝性質，是沖孔還是落料，即是內孔的精度高，還是外圓?？紤]到一般墊片的使用要求，我們將兩者均視為沖孔。2.2確定最佳工藝方案這三個工件的沖壓工序都很簡單，用條料毛坯大批量生產也很正常，主要問題是如何進行工序組合，圖A,B,C是三種可行的工藝方案的排

10、樣圖。(A)(B)C方案A是用四步級進模生產，矩形側刃加刀正銷定位；方案B是三個工件一次復合生產；C方案是兩部復合一級進模生產。對它們加以比較不難發現：方案A的特點是模具結構簡單，制造和維修方便，但模具尺寸比其他兩方案打的多，材料利用率也比另兩個方案稍高（約6%左右）；方案B的模具結構復雜，制造和維修都比較麻煩，取件也不方便，但毛坯定位簡單，模具總體尺寸??；方案C是用兩道復合工序組成否認級進模來生產，模具尺寸和復雜程度似乎都介于A和方案B之間，但是，由于它在模具的不同位置分別復合兩道工序，模具的卸料，頂件機構會更復雜，毛坯定位若不用側刃，則還需初始擋料銷，綜合起來，還不如前兩個方案，故淘汰之，

11、至于方案A和方案B哪個更合理，要綜合多方面情況而定，由于復合模的結構比較有特色，級進模結構比較簡單，所以選用方案B。三 工藝計算3.1材料利用率的計算根據板料厚t=0.5mm,查表得a=1.5mm,a1=1.2mm;條料寬度B為：B=2R+2a=43mm送料進距h為：h=2R+a1=41.2mm工件實際面積A0A0=R2+4*3*3r2=1191.8mm2所用材料面積A=43*41.2=1771.6mm2一個進距內的材料利用率=1191.8/1771.6=67.3%3.2沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了合理選擇壓力機和設計模具，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁的要求，沖裁力的大

12、小主要與材料力學性能，厚度，沖裁件分離的輪廓長度有關，平刃口模具沖裁時，沖裁力F可按下式進行計算 F=kLt式中L沖裁件周邊長度（mm）t材料厚度（mm） 材料抗剪強度 K系數，一般取1.3一般情況下，材料的b=1.3,為計算方便也可以用下式計算沖裁力FF=Ltbb為材料抗拉強度（MPa）查表得Q235結構鋼的抗拉強度為432461MPa沖裁周長L=3.14（40+34+22+11.3）+4*（3+3） =361mm所以F沖=Ltb=361*0.5*461=83.21 kN3.3 卸料力，推件力，和頂件力的計算當上模完成一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內，模面上的材料因

13、彈性收縮而會緊箍在凸模上，為了使沖裁工作連續操作方便，必須將套在凸模上的材料，將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上頂出，從凸模刮下材料所需的力稱為卸料力，從凹模內向下推出制件或廢料所需的力稱為推料力，從凹模內向上頂出制件所需的力稱為頂件力。F卸，F推，F頂，是由壓力機和模具卸料，推料，頂件裝置獲得的，影響這些力的因素主要材料力學性能，材料厚度，模具間隙，凹凸模表面粗糙度。零件的形狀和尺寸，以及潤滑情況等，要準確計算這些力是困難的實際生產常用下列經驗公式計算推件力：F推=nK1F頂件力：F頂=K2F卸料板：F卸=K3FF沖裁力 n為同時梗塞在模內的零件數 n=h/t h圓柱形凹模腔口高度 查

14、表得K1=0.063 K2=0.08 K3=0.0450.055結合模具結構可知，只需計算卸料力和頂件力推件力： F頂=K2F=0.08*83.21kN=6.66kN卸料板：F卸=K3F沖1=0.05*83.21*（）kN=1.72kN總沖壓力為：F總=F沖+F頂+F卸=91.6kN3.4壓力中心的確定該三個墊片零件為對稱形狀的沖裁件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心3.5凸，凹模間隙值的確定凸，凹模間隙對沖裁件斷面質量，尺寸精度，模具壽命以及沖裁力，卸料力，推件件等有較大的影響，所以必須選擇合適的間隙。沖裁間隙數值主要按制件質量要求，根據經驗數值來選用。查冷沖壓模具設計與制造表2.1

15、2，該沖裁件為Q235鋼板，板料厚度為0.5mm,故初始沖裁間隙為：Zmax=0.06mm, Zmin=0.04mmZmaxZmin=0.02mm0.05mm四 凸，凹模刃口尺寸的計算4.1凸，凹模刃口尺寸的確定原則A 落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸應比凹模小一個最小合理間隙。B 沖孔模先確定凸凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內，也能沖出合格的孔，凹模刃口的標稱尺寸應比凸模大一個最小合理間隙。C 選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度

16、與模具精度的關系，既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23級。工件尺寸公差應按“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，即:落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為零，下偏差為負。4.2 凸，凹模配合加工時的工作部分尺寸對于沖裁復雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具，為了保證沖裁凸，凹間有一定的間隙值，其凸，凹模常采用配合加工方法。凸，凹模工作部分尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大，減小和不變的規律三種；沖孔件按凸模磨損后尺寸增大，減小和不變的規律三種。第一類尺寸：落料凹?；驔_孔凸模磨損后尺寸將會增大，計

17、算公式為：A類： Aj=(Amaxx*)B 類: Bj=(Bmin+x*)C 類： Cj=(Cmin+0.5)式中Aj，Bj，Cj基準件尺寸Amax，Bmin，Cmin相應工件的極限尺寸工件公差基準件制造公差本復合模的工作零件包括一個落料凹模，一個沖孔模和三個凸凹模，為使配做刃口時工藝性最好，選定落料凹模，沖孔凸模和一個凸凹模作為基準件，它們的刃口尺寸計算過程見下表，其他刃口按相關基準件的實際尺寸配做，保證雙面間隙為0.040.06。注意：34mm和22mm兩個尺寸均按沖孔性質對待；零件未標注公差均取IT6級，并按“入體”原則標注，由于形狀規則，易于加工，基準件刃口尺寸公差均取較小值：0.02

18、0.03?；鶞始锌诔叽缬嬎?單位mm)零件尺寸零件公差刃口性質刃口磨損尺寸變化刃口磨損系數x刃口尺寸公差基準件刃口尺寸30.06落料凹模變大0.750.02(3-0.75*0.06)= mm30.06落料凹模不變無0.02（2.950.015）mm400.016落料凹模變大0.750.03(40-0.016*0.75)=340+0.0160.016沖孔凸模變小0.750.02(34+0.016*0.75)=220+0.0130.013沖孔凹模變大0.750.02522+0.013*0.75+Zmin=0.011沖孔凸模變小0.750.0211.3+0.75*0.011=零件公差由機械精度設計

19、與檢測基礎表3.2查得刃口磨損系數x由沖壓工藝學表2-7查得刃口尺寸公差由沖壓工藝學表2-6查得五 模具結構5.1模具工作零件及其緊固方式模具有五個工作零件，落料凹模（件23）沖孔凸模（件11）和三個凸凹模（件6716），件111620在下模，件67在上模，沖壓工藝方案決定了三個凸凹模均為套筒式結構。上模通過固定板2和襯套22定位及緊固件6和件7，下模通過固定板12和襯套10定位及緊固件11和件16，襯套22和件6和件7，襯套10與件11和件16之間，均為無間隙配合，且要求內外圓同心，可在內外圓磨床上一次裝夾，按相應件的實際尺寸配磨。模具結構非常緊湊，拆裝也很方便。5.2模具的卸料，頂料機構此

20、模具卸料機構復雜，上模除了有彈壓卸料板1卸除外圈廢料外，剛性打料機構通過打板4，推板5傳力到推桿4和推桿8，件21直接打出沖孔廢料，件8則再通過推桿8打出零件2，零件1和3留在下模，其頂出由內外頂料板17和18完成。由于件17底部不便安設頂桿，彈性力無法傳到件17，解決辦法是，將凸凹模16的側臂開三條縱向等高，周向均布的長形槽，連接銷9穿過此槽將內外頂料板17,18剛性連接，使模具在工作時，外頂料板18能通過連接銷9帶動內頂料板17同時作上下運動。要注意的是，件16側臂上的槽長度要足夠，防止工作時與件9干涉而破壞損壞模具，同時，還要保證件16刃口的強度。另外，件9與件17,18取較松的過度配合

21、，其一端攻小螺孔，是為了拆卸方便。六 壓力機的選擇壓力機的噸位應等于或大于沖裁時的總力F壓F總 式中F壓為所選壓力機的噸位。F總為沖裁時的總力。根據總沖裁力的大小為91.6kN，故查冷沖壓模具設計與制造表7.10選取開式雙柱可傾壓力機，型號為J23-16主要參數標稱壓力 160kN滑塊行程 55mm最大封閉高度 220mm墊板厚度 40mm滑塊中心線至床身距離 160mm閉合高度調節量 45mm工作臺尺寸 370mm450mm模柄孔尺寸 40mm60mm七 標準件的選擇根據壓力機及模座，選擇后側導柱型模架，GB/T2851.31990，凹模周界為160mm100mm。上模板：L/mmB/mmH

22、/mm=20020045 GB2855.581 HT200下模板：L/mmB/mmH/mm=20020050 GB2855.581 HT200導柱：d/mmL/mm=32160 A32h5 GB2681.181導套：d/mmL/mmD/mm=3210543 A32H610543模架的閉合高度：170210mm墊板厚度：10mm內凸凹模: 40mm中凸凹模：40mm外凸凹模：40mm凸模固定板厚度：16mm卸料板厚度：14mm由模具結構可知模具閉合高度： H模=（45+10+40+40+10+50）=195mm八 模具材料和熱處理要求8.1沖裁模凸凹模材料選取的原則沖裁模的凹模承受較大的拉應力，凸模承受力較大的壓應力。凸凹模正常失效一般是由于刃口