1、摘要本文在分析六角帽的沖裁工藝性和拉深工藝性，分析比較了成形過程的三種不同沖壓工藝（單工序、復合工序和連續工序），確定用一幅級進模完成：沖工藝切口、首次拉深、二次拉深、成形、沖孔（2.0mm）、沖孔（1.6mm）落料的工序過程。確定了級進模模具設計方案，通過計算級進模模具中的毛坯尺寸、沖壓過程中的各工藝力等主要工藝參數和拉深凹模口、落料刃口、沖孔刃口等主要工作部分尺寸，設計出主要零件結構（如凸模、凹模、卸料裝置、拉深凸模、墊板、凸模固定板等），繪制了模具的裝配圖及部分主要凸、凹模的零件圖，分析了模具的動作過程。關鍵詞：六角帽；模具設計；級進模AbstractBased on the analy

2、sis of the bonnet hex blanking process and deep drawing technology, analyses and compares the forming process of three different punching process (single procedure, composite process and continuous process), with a picture of progressive die for punching incision, finish second deep, deep drawing, f

3、orming, punching (2.0 mm), punching (1.6 mm) dropping material processes. Determine the design scheme of progressive die, through the calculation of the mould in the size, stamping process blank various process parameters and the main force of dies.the deep mouth, the blade, punching, regardless of

4、size as main job design of main parts structure (such as punch and die, unloader device, drawing the punch, plate, punch retaining plate etc), the main part of the mould assembly and convex, concave die parts graph, analyzed the movement process of mould.Keywords: Hex hat, Mould design, Progressive

5、die目錄引言1一、制定沖壓件的工藝過程21.1.零件的工藝性分析2產品生產的基本要求2產品零件圖2工件工藝分析2確定沖裁件的最佳工藝制造方案31.2.工藝計算4計算毛坯尺寸4計算總的拉深系數4確定是否采用工藝切口4料寬及進距、工藝切口等相關參數的計算5計算拉深次數6計算首次拉深直徑6確定各工序凸、凹模圓角半徑6計算首次拉深高度6核對第一次拉深的相對高度7繪制各工序圖71.3.工序壓力計算、壓力機的選擇7工序壓力計算7壓力機的選擇8二、模具設計的一般程序112.1.模具類型及結構形式的確定11模具基本結構的確定11模具結構圖122.2.模具零件的選用、設計13模具的定位裝置13導柱導套的選用1

6、3卸料裝置14導料裝置15模架的選擇15卸料彈簧設計16緊固零件的選用172.3.模具工作零件刃口尺寸17沖孔刃口尺寸計算17拉深的工作部分尺寸確定192.4.模具的動作過程20結論21參考文獻22謝辭23引言模具技術集合了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監測和信息網絡等諸多學科，是一個綜合性多學科的系統工程。模具技術的發展趨勢主要是模具向著更大型、更精密、更復雜、更經濟的方向發展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發展，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、經營國際化的方向發展。大力發展和推廣信息

7、化、數字化技術。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技術的研發和推廣應用:包括大型級進模、高精密、高復雜性、高技術含量的先進模具三維設計和制造技術的研發：包括沖壓工藝設計系統、模具型面設計系統、成形分析系統、模具結構設計系統、模具CAM系統和沖壓專家咨詢系統和網絡及虛擬技術等。一些國內模具企業已普及了二維CAD，并陸續使用UG、Pro/Engineer、SolidWorks、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進Moldflow、C-flow、DYNAFROM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模具的設計中。我們所學的專業是材料成型及控制工程（鍛壓方向），通過

8、此次畢業設計，我們可以把四年學到的知識總結一次，提高自己單獨設計模具的能力，為了以后能得心應手地工作打下良好的基礎，同時在設計中也可以發現自己的不足或者欠缺的知識，通過這次機會，使自己的能力提高。 一、制定沖壓件的工藝過程件的工藝性分析1.1.1產品生產的基本要求工件名稱：六角帽生產批量：大批量生產材料：08鋼厚度：0.5mm1.1.2產品零件圖圖1-1 產品零件圖1.1.3工件工藝分析沖裁件的工藝性是指沖裁件在沖裁加工中的難易程度。良好的工藝性能使得沖裁時材料消耗少、工序少、模具結構簡單、容易制造、壽命長和操作簡單。在模具設計時，首先要根據產品樣圖審核其工藝性，在使用許可的情況下，盡量采用形

9、狀簡單、對稱，有利于提高材料的利用率，有利于排樣的設計。分析如下：材料：該沖裁件的材料是08鋼，為極軟的碳素鋼，強度、硬度很低，而韌性和塑性極高，具有良好的深沖、拉延、彎曲和鐓粗等冷加工性能、焊接性能。但存在時效敏感性，淬硬性及淬透性極低。大多軋制成高精度的薄板或冷軋鋼帶用以制造易加工成形，強度低的深沖壓或深拉延的覆蓋零件和焊接構件。厚度為0.5mm，較薄。零件結構：該工件結構簡單，外輪廓為等邊三角形，尖角倒成圓角（R=1.3），中間為拉深工藝制成，拉深后在底部經整形壓窩，之后再底部沖直徑為2mm的園孔，然后在凸緣上沖三個圓孔，直徑為1.6mm，精度與粗糙度：分析工件圖上只有一個尺寸標注了公差

10、，其他所有尺寸均未注公差，屬于自由尺寸。按IT14級確定工件尺寸的偏差，以外形尺寸按基軸制、內形尺寸按基孔制以及定位尺寸取其中間偏差，則各尺寸偏差為：查設計手冊表10-11可知，1.6mm的孔的公差為，孔2.0mm的公差為，外輪廓的公差為下偏差-0.43 總結以上特點：該之間符合沖壓工藝性，所以適合沖裁。1.1.4確定沖裁件的最佳工藝制造方案根據制件的工藝性分析，其基本工序有沖工藝切口、首次拉深、二次拉深、成形、圓孔、落料七道工序，可以用以下兩種工藝法案：先沖工藝切口、再首次拉深、后二次拉深、再成形底部、所有工序均采用單工序模生產。沖工藝切口首次拉深二次拉深成形落料，采用級進模生產。方案模具結

11、構簡單，但需要七道工序、七套模具才能完成零件的加工，而且零件體積較小，夾放比較困難，生產效率低下，難以滿足零件形狀精度以及大批量生產的需求。由于零件結構較簡單，為提高生產效率，主要應采用復合模或級進模。但復合模顯然不符合該工件的生產要求，那只能選擇級進模加工，即選擇方案，該方案具有生產效率高、尺寸精度較高、工作環境好、模具強度高等優點。結論：經以上分析，生產該工件的所用模具的基本符合級進模的要求，故該零件所用模具暫定為級進模。1.2.工藝計算1.2.1計算毛坯尺寸參考設計手冊P467公式及表10-1，有：該零件的總拉深系數，其中d件為工件直徑，D為毛坯直徑 可簡化為 即 由零件圖上標注得：R=

12、2.7/cos30o=3.12mm r=2.7-0.5=2.2mm可得參考【10】公式20有其計算毛坯直徑D1：=14.90查【10】P183表4-5得：=1.2則有毛坯直徑D=14.90+1.2=16.101.2.2計算總的拉深系數 查【10】表4-41可判定該模具可采用連續拉深模。1.2.3確定是否采用工藝切口由于 <1計算結果雖為無工藝切口，但為了減少相鄰兩個拉深件之間的互相影響，所以決定采用有工藝切口拉深。工藝切口形式采用設計手冊表4-48中的形式1，如下圖： 1.2.4料寬及進距、工藝切口相關參數的計算(1)條料寬度的確定條料寬度B2(采用雙側刃形式)其中D為垂直于送料方向的制

13、件的最大外形尺寸n為側刃數x為側刃切去的條料寬度，即切邊量為條料的剪切公差查【12】表5-3、5-4有：=0.4 x=1.01.5 取x=1.0則倒板間空間寬度的確定其中：c為條料與導料板制件的間隙見【12】表5-3y為側刃沖切余料后，條料與導料板之間的間隙，見【12】表5-4則：=21.1+0.1=21.2=19.1+0.1=19.2(2)進距s=D+n16.1+1.5=17.6取s=18(3)切口尺寸根據【10】表4-40查得：n=1.5 n2=1.5 K1=（0.50.7）D(0.50.7)15.87=7.9311.11取K1=101.2.5計算拉深次數暫設 2.9， =3.15查【10

14、】表4-45，取m1=0.33，m1<m總故可一次拉出。1.2.6計算首次拉深直徑由于工件圓角比較小，說以考慮再增加一次拉深以整形，將一次拉深改為兩次拉深。首次采用較大的拉深系數，取m1=0.475，則0.47516.1=7.641.2.7確定各工序凸、凹模圓角半徑參考【12】式4-5、4-6、4-7、4-8有：=3t=1.5=（0.60.9）=0.90.35 取=1.2=（0.60.9）=0.91.2 取=1=（0.60.9）=0.721.08 取=11.2.8計算首次拉深高度考慮到首次拉入凹模的材料比所需的多4%，此時家鄉的毛坯直徑為：=16.42按【10】式4-8計算首次拉深的工件

15、高度： R凹模圓角半徑 r凸模圓角半徑先由下式計算最后一道工序的實際凸緣直徑：得=15.27故得h1=2.581.2.9核對第一次拉深的相對高度查【10】表4-20，當 =3.10， 15.27/7.64=1.99時，取 <0.45故上述計算是合理的。1.2.10繪制各工序圖1.3.工序壓力計算、壓力機的選擇1.3.1工序壓力計算（1）拉深力的計算首次拉深力的計算參考【10】表4-84得：查表4-87、8-5得：K3=0.95 Mpa得F1=3.147.640.53000.853KN二次拉深力的計算查表4-90有K6=0.8則F2=16.920.53000.8=2.03KN（2）沖裁力的

16、計算直徑為2.0孔的沖裁力計算在平刃口上沖裁工件：查表2-35有查表8-7有=300Mpa，則F沖=3.1420.5300=942NF卸=K卸F沖 查表2-37有K卸=4% 則F卸=0.04942=37.68NF推=K推F沖 查表2-37有K推=4.5% 則F推=0.045942=42.39NF頂=K頂F沖 查表2-37有K頂=5% 則F頂=0.05942=47.1N直徑為1.6孔的沖裁力計算在平刃口上沖裁工件：查表2-35有查表8-7有=300Mpa，則F沖=33.141.60.5300=2260.8NF卸=3K卸F沖 查表2-37有K卸=4% 則F卸=30.04753.6=90.43NF推

17、=3K推F沖 查表2-37有K推=4.5% 則F推=30.045942=101.83NF頂=3K頂F沖 查表2-37有K頂=5% 則F頂=30.05942=113.04N落料部分的沖裁力計算在平刃口上沖裁工件：查表2-35有查表8-7有=300Mpa，則F沖=34.150.5300=5122.5NF卸=K卸F沖 查表2-37有K卸=4% 則F卸=0.045122.5=204.9NF推=K推F沖 查表2-37有K推=4.5% 則F推=0.0455122.5=230.51NF頂=K頂F沖 查表2-37有K頂=5% 則F頂=0.055122.5=256.15N1.3.2壓力機的選擇1.沖壓設備類型的

18、選擇沖壓設備類型的選擇根據所要完成的沖壓工藝的性質，生產漂亮的大小，壓機的集合尺寸和精度要求等來選擇設備的類型。（1）考慮沖壓件的大小在中小型的沖壓件、彎曲件或拉深件的生產中，主要采用開始機械壓力機。因為它提供極為方便的操作條件，模具業容易安裝，在大中型沖壓件生產中，多采用閉式結構形式的機械壓力機 ；對于大型拉深件的生產中，則應盡量選用雙動壓力機，使所用模具結構簡單，調整方便。（2）考慮沖壓件的生產批量 在大批量生產或者形狀復雜零件的大量生產中，應盡量選用告訴壓力機或多工位自動壓力機；在小批量生產中，尤其是大型厚板沖壓件的生產中，多采用液壓機；對于小批量生產的彎曲、成形、校平等工序可選用摩擦壓

19、力機，因為它具有行程自動調節，不易發生超負荷損壞的特點。（3）考慮壓力機設備的精度和剛度壓力機的剛度由床身剛度、傳動剛度和導向剛度3部分組成，如果剛度較差，負載終了或者卸載終了時模具間隙會發生很大變化，影響沖壓件的精度和模具壽命，設備的精度也有類似的問題。2.沖壓設備規格的選擇在沖壓設備類型選定之后，應進一步根據沖壓件的大小、模具的尺寸和沖壓力來確定設備的規格。（1）所選壓力機的公稱壓力必須大于沖壓所需的總沖壓力，即：。（2）壓力機的行程大小要適當。由于壓力機的行程影響到模具的張開高度，因此對于沖裁、彎曲等模具，其行程不易過大，一面發生凸模與導板分離或滾珠導向裝置脫開的不良后果。對于拉深模，壓

20、力機的行程至少應大于成品零件高度的兩倍以上，易保證毛坯的放進或成形零件的取出。（3）所選壓力機的閉合高度相適應。即滿足：沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小閉合高度之間的要求。（4）壓力機工作臺面的尺寸必須大于下模座的外形尺寸，并還要留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小的沖模時，對工作臺的受理條件也是不利的。在實際生產中，為了防止設備的超載，可按來估算壓力機的公稱壓力F 。經以上敘述，該套模具的總沖壓力：3000+2030+942+37.68+42.39+47.1+2260+90.43+101.83+113.04+5122.5+204.9+230.5+256.15=1447

21、9.32N14.5KN根據之后的計算等，參考設計手冊表9-3，選取的壓力機為開式壓力機。其技術規格如下：公稱壓力：100KN滑塊行程：60mm滑塊行程次數：135次/分最大封閉高度：180mm工作臺尺寸：前后240mm，左右360mm二、模具設計的一般程序2.1.1模具基本結構的確定級進模結構設計有如下要求：（1）盡量選用成熟的模具結構或標準結構。（2）模具要有足夠的剛性，易滿足壽命和精度的要求。（3）結構應盡量簡單、實用、合理的經濟性。（4）能方便地送料，操作要簡便安全，出件容易。（5）要考慮廢料的處理。（6）模具零件間定位要準確可靠，連接要牢靠。（7）要有利于模具零件的加工。（8）模具結構

22、要與現有的沖壓設備要協調。（9）模具容易安裝，易損壞更換方便。設計中各考慮要素如下表：2.1.2模具結構圖 圖2-1 裝配圖1上模座 2卸料螺釘 3凸模墊板 4落料凸模 5凸模固定板 6沖孔凸模 7模柄 8成形凸模 9二次拉深凸模 10首次拉深凸模 11沖底孔凸模 12工藝切口凸模 13緊固螺釘 14、41定位銷釘15導套 16導料板 17支撐板 18螺釘 19導柱 20下模座 21凹模 22卸料板 23凹模墊板 24工藝切口凹模 25首次拉深凹模 26、30、34浮頂桿 27、31、35浮頂彈簧 28、32、36螺塞29二次拉深凹模 33成形凹模 37沖底孔凹模 38沖孔凹模39落料凹模 4

23、0卸料彈簧 42刮料器 43側刃 44側刃擋塊 45護套 46凸模固定板 47導料板模具的定位裝置定位裝置的作用是限定毛坯（條料或塊料）送進步距和送入沖模的毛坯有正確的位置，已保證沖出合格的工件。定位包括控制送料步距的擋料和垂直方向的導料等。根據不同的毛坯和模具結構，必須采用各種形式的定位裝置。根據模具結構及送料方式零件公差要求不高、生產批量為大批量進行選擇。在本模具中，只采用側刃的定位方式。其零件圖如圖2-2： 圖2-2 側刃導柱導套的選用根據模具設計要求，參考設計手冊表10-43，導套選用GB2861.8-81，其中d=32mm，L=120mm，h=43mm，d2=4mm，D=55mm，t

24、=4mm，b=6mm，a=3.5mm，b1=4mm，a1=1mm參考設計手冊表10-39，導柱選用GB2861.1-81,其中d=32mm，L=170mm導柱、導套滲碳深度0.81.5mm，材質為20鋼，硬度為5862HRC。卸料裝置彈壓卸料板是級進模上常用的卸料裝置。卸料板在級進模中要求卸料平穩，有足夠的卸料力。級進模中卸料板的另一個重要作用就是保護細小的凸模。在整體的卸料板基體上，根據各工位的需要鑲拼卸料板鑲塊，鑲塊用螺釘和銷釘等固定在基體上。卸料板各工作型孔應與凹模型孔、凸模固定板的型孔保持同軸，采用慢走數控線切割機床加工上述各工件效果很好。另外，卸料板各型孔與對應的凸模的配合間隙為凸模

25、與凹模間隙的1/3、1/4才能起到對凸模的導向和保護作用。在設計卸料板時，其型孔的表面粗糙度應為Ra0.40.8um，卸料板要有足夠的硬度和剛度。彈壓卸料板在模具上深入到兩導料板之間，故要設計成反凸臺形，凸臺與導料板之間有適當的間隙。在本套模具中，其結構形式如圖2-3： 圖2-3 卸料板2.2.4導料裝置常用的導料裝置為導料銷和導料板。導料銷結構簡單，容易制造，多用于簡單模具和復合模具中，在條料的一側設置兩個固定的導料銷，褒詞條料沿導料銷的一側送進，即可保證條料的正確送進方向，導料銷看可以壓裝在凹模上。而導料板適合于簡單和級進模中，為使條料的正確送進，兩導料板之間的距離應該等于條料的最大寬度加

26、上雙邊間隙值。在本套模具中，選擇導料板方式作為導料裝置，由于條料厚度為0.5mm，并無采用測壓裝置。其結構形式如圖2-4： 圖2-4 導料板2.2.5模架的選擇模架由上模座、下模座、模柄及導向裝置（見）組成，對模架的基本要求：應有足夠的強度和剛度應有足夠的精度上下模的道姓應精確。一般模架型號規格均已標準化，設計時可選用。根據凹模，定位和卸料裝置的屏幕布置，來選擇模座的形狀和尺寸。模座外形尺寸應比凹模相應尺寸大4070mm。根據本課題直接愛你特點，選用對角導柱模架，采用對角導柱模架其優點是兩個導柱分布于對角線上，可縱向和橫向送料。由于導柱裝在模具中心對稱位置，沖壓時可防止由于偏心力矩引起模具歪斜

27、，適用于級進模。參考設計手冊表10-36，根據GB2852.1-81,有凹模周界200160，及安裝要求，選取：最大閉合高度：200220； 上模座：22018045 材質為HT25-47下模座：31027055，材質為HT25-47，硬度為5862HRC；模柄：A3093 GB2862.1-81 材質為A5鋼 由以上可得模架極其零件如圖2-5： 圖2-5 模架卸料彈簧設計已知37.08=30.144=24902100N,料厚t=0.5mm根據模具安裝位置，擬選用6個彈簧，則每個彈簧的負荷為：查表10-1，并考慮到模具結構尺寸，初選彈簧參數：d=4； D2=22； t=7.12； Fj=670

28、； h0=60； n=7.5 ； hj=20.9；L=657規格標記為：彈簧42260彈簧的線性曲線如下圖所示：Fj=670； hj=20.9； 檢查彈簧最大壓縮量是否滿足上述要求：=10.9+1.5+8=20.4故選擇的彈簧是合適的。2.2.7緊固零件的選用模具中緊固零件主要包括螺釘、銷釘。其中螺釘主要起拉緊、連接沖模各類零件使其成為一體。而銷釘則其定位作用。選用時一般選用內六角螺釘。其特點是緊固牢靠，由于螺釘頭埋在模板內，則模具的外觀比較美觀。螺釘規格的選定：參考設計手冊表10-24，根據GB70-76,卸料螺釘選用M1263，需要6個；上、下模座緊固螺釘選用M1045，需要8個；支撐板螺

29、釘選用M48，需要4個。銷釘規格的選用：參考設計手冊表10-27，根據GB119-76，銷釘選用銷860，選取材料為45鋼。根據定位方式及坯料的形狀與尺寸，選用合適的標準定位零件。具體尺寸參見裝配圖及零件圖。沖孔刃口尺寸計算 沖2mm孔凸、凹模刃口尺寸計算凸模刃口尺寸 查設計手冊表10-11、2-28、2-30有：=+0.25x=0.5=0.04則凹模刃口尺寸查表10-11、2-29、2-30有：0.250.5d=2+0.0060.04則沖1.6mm孔凸、凹模刃口尺寸計算查設計手冊表2-23得：0.06-0.04=0.02對沖孔尺寸的凸、凹模偏差可查設計手冊表2-28，有： 查手冊表2-30有

30、： 則其凸、凹模尺寸為：落料凸、凹模刃口尺寸計算如下圖，由落料，凹模磨損后變大，有A1=，所以：由于為落料尺寸，故以凹模為基準配做凸模，所以落料凸模刃口尺寸按凹模實際尺寸配作，保證雙面間隙值為0.180.24mm。拉深的工作部分尺寸確定首次拉深凸、凹模尺寸計算對于首次拉深模，因工序件尺寸無需嚴格要求，所以其凸、凹模工作尺寸取相應工序件尺寸即可。若以凹模為基準，則：  上式中，D為各次拉深工序件的基本尺寸；為凸、凹模的制造公差；Z為凸、凹模單邊間隙,由 Z = (11.1 ) t 得Z=1.0mm。將上式代如數值，則有： 二次拉深凸、凹模尺寸計算本模具的二

31、次拉深也就是最后一道拉深工序，拉深件的尺寸和公差也是由這道工序來保證的，考慮到拉深模的磨損和拉深件的彈性回復，該道拉深模的凸凹模工作尺寸及公差按如下確定：由于該工件標注的是外形尺寸，則按公式： 其中：為凹模和凸模工作尺寸（上述工件標注為2.31）；為拉深件最大外形尺寸；為拉深件公差，查設計手冊表10-11知為下偏差-0.25；Z為凸、凹模單邊間隙，Z=1.00.5=0.5；為凸凹模的制造公差，可按IT6IT9確定。將上式代入數值，則有： 將裁減好的寬度為21.1mm的條料放在下模上，并依靠側刃定位。第一步：上模下行卸料板在彈簧作用下壓住坯料，工藝切口凸、凹模完成沖切工藝切口工序；第二步：上模上

32、行，依靠浮頂彈簧力的作用，條料被頂起，手動將條料向前進一步，上模下行由側刃做定位，拉深凸、凹模完成首次拉深工序；第三步：上模上行，依靠浮頂彈簧力的作用，條料被頂起，手動將條料向前進一步，上模下行二次拉深凸、凹模完成二次拉深工序；第四步：上模上行，依靠浮頂彈簧力的作用，條料被頂起，手動將條料向前進一步，上模下行成形凸、凹模完成工件底部成形工序；第五步：上模上行，依靠前面工序浮頂彈簧力的作用，條料被頂起，手動將條料向前進一步，上模下行沖孔凸、凹模完成工件底部2.0mm的沖孔工序，廢料從下模的漏料孔排出；第六步：上模上行，依靠前面工序浮頂彈簧力的作用，條料被頂起，手動將條料向前進一步，上模下行沖孔凸

33、、凹模完成工件底部1.6mm沖孔工序，廢料從下模的漏料孔排出；第七步：上模上行，依靠前面工序浮頂彈簧力的作用，條料被頂起，手動將條料向前進一步，上模下行落料凸、凹模完成工件最后的落料工序；至此，整個工件從模具的終端落下，從而完成整個沖壓過程。結論畢業設計作為大學期間最后一次實踐環節，它給了我一次很好的鍛煉機會。通過本次設計，我更加鞏固了我的專業知識，基本掌握了多工位級進模的一般設計程序及方法。本課題是研究六角帽級進模的設計，其基本內容包括有以下幾個方面：(1)對零件圖進行分析，根據零件所使用的鋼的種類，分析零件的形狀、結構和精度等各項技術指標。(2)對模具結構進行初步設計，選擇沖模方式。(3)計算沖壓力的大小，選定壓力機。(4)確定沖模總體設計方案，在保證沖壓件質量