1、 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 鏈板片沖孔落料復合模設計摘 要：根據鏈板片的圖樣及產量要求，確定采用復合模具來生產該零件：首先，對零件的排樣方式進行了合理的設計；根據計算出的模具刃口尺寸設計出相應的凹模、凸模及凹凸模，根據計算出的沖裁力選擇合適的壓力機；然后查找資料選擇冷沖壓模的標準零件，并繪制模具裝配及零件圖；最后，對主要零件進行工藝設計，通過工藝的設計來滿足零件的精度要求。關鍵詞：沖壓工藝；沖孔落料模；加工工藝The Design of Punching-Blanking Die of Chain Plate Abstract : According to the work piec

2、e of chain plate and production requirements, the punching-blanking die is determined to design: Firstly, the nesting diagram of the work piece is designed; According to the calculated size of cutting edge dimension, the convex die, the concave die and concave-convex die are designed; According to t

3、he calculated of the punching-blanking force, the right press is chosen and the assembly and part drawing are drawn. Finally, the processing technology of all parts is compiled in order to meet the accuracy requirements.Key words：Stamping process; Punching-blanking die; Processing technology 目 錄第1章

4、緒論11.1沖壓模具發展簡史、優勢、種類 1 1.1.1沖壓模具發展簡史1 1.1.2沖壓模具的優勢1 1.1.3沖壓模具的種類21.2模具的發展現狀與前景31.3課題的主要特點及意義41.4本章小結4第2章 沖裁工藝及沖裁模具設計 52.1沖壓件的過程分析5 2.1.1沖壓件變形階段分析5 2.1.2沖壓件的質量分析62.2工藝過程分析7 2.2.1沖壓件的形狀和尺寸7 2.2.2 沖壓件的尺寸精度7 2.2.3 生產批量7 2.2.4 沖壓工藝方案的制定72.3排樣設計8 2.3.1排樣8 2.3.2搭邊9 2.3.3 送料進距10 2.3.4 條料寬度102.4本章小結11第3章 沖裁模

5、具設計計算133.1沖裁間隙133.2凸模、凹模刃口尺寸的計算14 3.2.1沖裁模刃口尺寸計算的原則 14 3.2.2 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計算 153.3沖壓力計算 16 3.3.1 沖裁力的計算 16 3.3.2 壓力機的選擇 18 3.3.3 降低沖裁力的措施 193.4壓力中心的確定 203.5模具閉合高度和壓力機的尺寸關系213.6本章小結 21第4章 模具零件及結構的詳細設計234.1模具零件的組成和分類 234.2復合模的結構分析 234.3復合模工作零部件詳細設計 24 4.3.1 凸模24 4.3.2 凹模26 4.3.3 凹凸模28 4.3.4 上下模座29 4.3.

6、5定位、導正方式的選擇29 4.3.6卸料與出件裝置的選擇 30 4.3.7模架的選擇314.4 模具裝配圖324.5本章小結33 第5章 模具主要零件的加工工藝過程 345.1上下模座的工藝過程345.2凸模、凹模和凸凹模的工藝過程355.3本章小結37第6章 總結38參考文獻39致 謝40 第1章 緒論模具是成批和大量生產各種機電與家電必備的基礎工藝裝備，是進行少無切削加工的主要工具，是制造業發展的前提。國內模具產業近幾年以12%15%的增速，持續、穩定、高速發展，支撐并保證國內制造業，特別是機械、汽車、電子、石化及建筑業等國民經濟的五大支柱產業持續高速發展。1.1 沖壓模具發展簡史、優勢

7、、種類1.1.1 沖壓模具發展簡史1953年，長春第一汽車制造廠在中國首次建立了沖模車間，該汽車廠于1958年開始制造汽車覆蓋件模具。我國于20世紀60年代開始生產精沖模具。走過漫長的發展道路，目前我國已形成約300多億元沖壓模具的生產能力。形成了如浙江寧波和黃巖地區的“模具之鄉”；廣東一些大集團公司和鄉鎮企業迅速崛起，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業現已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，模具的生產和設計已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業水平高低的重要標志，并

8、在很大程度上決定企業的生存空間。目前我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大。在國際競爭的局勢下，我過的模具工業得到飛速的發展，很多的專門模具研究中心不斷的建立起來，模具結構和鋼材的研究取得了顯著的成就，但還是存在很大的差距。 一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技術含量較低的中低檔模具，因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率，這些模具的發展已滯后于沖壓件生產，而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率。1.1.2 沖壓模具的優勢成批與大量生產的各類

9、機電與家電產品零部件及半成品坯件，都需要大量、不同種類的模具進行加工。其中，約65%的零件要用各種金屬板、條、帶卷料，沖成個種形狀復雜、精度高、用其他加工方法無法完成的板料沖壓零件，所使用的冷沖模種類繁多，結構各異而又千變萬化。沖壓加工在技術上有以下優勢：(1）在壓力機滑塊上下往復的簡單沖擊下，使用的沖?？梢詻_制其他加工方法難以制造的、形狀復雜的沖壓零件。 (2)板料沖壓零件質量輕，剛度大，承載能力強，長期使用不變形，是各類機電與家電產品結構輕型化，取代笨重鑄、鍛及切削加工零部件的首選。因而對沖模數量的需求日益增多，沖模結構的復雜程度和沖壓工藝水平日益提升。 (3）沖壓零件的一致性好，互換性強

10、，尺寸和形位精度高，一般只需局部甚至不再進行切削加工，即可進行產品的裝配。 (4）便于實現沖壓過程機械化、自動化及組建CNC連續作業生產線。當設計與使用自動沖模時也可實現單機自動化作業。(5）現代沖壓高技術的大力推廣與實施，可對各種復雜形狀沖壓零件，用多工位連續形成，實現安全生產，達到優質、高產、低能耗。1.1.3 沖壓模具的種類按照沖模適用沖壓零件生產性質（投產批量大小）、結構復雜及制模費用大小、沖壓精度高低，可將沖模大致劃分如下幾類：（1）制造經濟的簡易沖模 適用于新產品樣式與批式，需要單件、小批量生產的沖壓零件所使用各種簡易結構，用新材料與新工藝及簡易制模方法制造的經濟、簡易沖模。其制模

11、工藝簡便，制模周期短，造價低，但模具使用壽命也低。（2）萬能通用沖模與組合沖模 使用中小批量、多品種生產低精度沖壓零件。萬能通用沖模可一模多用；組合沖模是備有多種工作元件，按需要隨時組合成個種沖模，將沖壓零件分解成多工序，加工用多套組合沖模沖制。（3）普通全鋼沖模 適用于成批和大批量生產各種沖壓零件，是應用廣泛的標準結構與非標準結構的全鋼材質普通沖壓用模具。（4）精沖模 用于各種精沖工藝專用的精沖模具。（5）大型、特種、高精度與高壽命沖模 適用于大量生產的汽車覆蓋件沖模、高精度硅鋼片硬質合金模等。1.2 模具的發展現狀與前景(1)中國模具行業發展現狀鑒于模具作為包括機床工具、汽車制造、食品包裝

12、等在內的機械行業中機械基礎件產業，以及電工電器、電子及信息行業的支持產業，在發展先進生產力當中，處于非常關鍵并服務全行業的地位，其發展對產業配套能力的提升和促進產業聚集優勢的形成將起到重要作用。改革開放以來，中國模具工業企業的所有制成分也發生了巨大變化，國內已能生產精度達2微米的精密多工位級進模，工位數最多已達160個，壽命12億次。在大型塑料模具方面，現在已能生產48英寸電視的塑殼模具、6.5公斤大容量洗衣機的塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國內已能生產照相機塑料模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄

13、模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。 (2)沖壓模具行業遇到的問題和解決方法阻力一：機械化、自動化程度低美國680條沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本國內250條生產線有32%為多工位壓力機，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數不多；中小企業設備普遍較落后，耗能耗材高，環境污染嚴重；封頭成形設備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的5-10倍，多數企業無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用；液壓成形，尤其是內高壓成形，設備投資大，國內難以起步。突破點：加速技術改造阻力二：生產集中度低許多汽車集團大而全，形成封閉內部配

14、套，導致各企業的沖壓件種類多，生產集中度低，規模小，易造成低水平的重復建設，難以滿足專業化分工生產，市場競爭力弱。突破點：走專業化道路阻力三：科技成果轉化慢先進工藝推廣慢在我國，許多沖壓新技術起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形成生產力。先進沖壓工藝應用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發費用投入少，導致企業對先進技術的掌握應用慢，開發創新能力不足，中小企業在這方面的差距更甚。目前，國內企業大部分仍采用傳統沖壓技術，對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。突破點：走產、學、研聯合之路(3)中國模具行業發展前景模具是工業生產中的基礎工藝裝

15、備，是一種高附加值的高技術密集型產品，也是高新技術產業的重要領域，其技術水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志。隨著國民經濟總量和工業產品技術的不斷發展，各行各業對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。目前我國模具工業的發展步伐日益加快，“十一五期間”產品發展重點主要應表現在：汽車覆蓋件模；精密沖模；大型及精密塑料模；主要模具標準件；其它高技術含量的模具；1.3 課題的主要特點及意義該課題主要針對鏈板片的復合模設計，在對其進行落料工藝分析的基礎上，提出了該零件采用復合模生產的沖壓方案；根據零件的形狀、尺寸精度要求，設計過程中綜合考慮采用“有廢料排樣”，成形側刃定位，保證工件的尺寸和

16、形狀位置精度要求的同時，提高了材料的利用率和勞動生產率。本課題涉及的知識面廣，綜合性較強，在鞏固大學所學知識的同時，對于提高設計者的創新能力、協調能力，開闊設計思路等方面為作者提供了一個良好的平臺。1.4 本章小結本章主要介紹了我國模具行業的發展簡史、制造業中的地位、沖壓模具的優勢及模具的種類與選用等，重點介紹了模具的發展現狀、模具的發展前景等。我國的模具行業雖在十二五期間飛速發展，但與發達國家相比。我國的模具行業要抓住機遇，發展自己的高科技模具產品。第 41 頁 共 40 頁 第2章 沖裁工藝及沖裁模具設計沖裁是指利用模具在壓力機上使板料產生分離的沖壓工藝。沖裁可直接沖出所需要形狀的零件，也

17、可為其它工序制備毛坯。沖裁時所使用的模具稱為沖裁模。沖裁的工藝種類很多，常用的有落料、沖孔、切斷、切邊、切口等，其中落料和沖孔應用最多。從板料上沖下所需形狀的零件（或毛坯）稱為落料；在零件上（或毛坯）上沖出所需零件形狀的孔（沖去的部分為廢料）稱為沖孔。落料與沖孔的變形性質完全不同，但進行模具設計時，模具尺寸的確定方法不同，因此，工藝上必須作為兩個工序加以區分。沖制外形D的沖裁工序為落料，如圖2.1所示；沖制內孔d的工序為沖孔，如圖2-1所示。根據沖裁的變形機理不同，沖裁工藝可以分為普通沖裁和精密沖裁兩大類。精密沖裁斷面較為光潔，精度較高，但需專門的設備與模具。圖2-1 落料與沖孔2.1 沖壓件

18、的過程分析2.1.1 沖壓件變形階段分析沖裁變形過程，大致可分為三個階段： （1）彈性變形階段 當鏈板片的凸模下壓接觸板料時，材料將產生短暫的、輕微的彈性變形。此時如果提升凸模，變形將完全消失。 （2）塑性變形階段 凸模繼續下壓，板料變形區的應力將繼續增大。當應力狀態滿足屈服極限時，材料便進入塑性變形階段。這一階段突出的特點是材料只發生塑性流動，而不產生任何裂紋，凸模繼續切入板料，同時將板料擠入凹?？變取?（3）斷裂變形階段 當鏈板片的凸模切入板料達到一定深度時，在凹模側壁靠近刃口處首先出現裂紋，這表明塑性剪切變形終止和斷裂分離的開始。2.1.2 沖壓件的質量分析沖裁件質量是指斷面狀況、尺寸精

19、度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光潔、毛刺小。尺寸精度應該保證在圖樣規定的公差范圍內。零件外形應該滿足圖樣要求；表面盡可能垂直即拱彎小。（1）尺寸精度 沖裁模的制造精度對沖裁件尺寸精度的影響最直接，沖裁模的制造精度越高，沖裁件的精度就越高。 由于在沖裁過程中材料產生一定的彈性變形，沖裁結束后發生“回彈”現象使落料件尺寸與凹模尺寸不符，沖孔的尺寸與凸模尺寸不符，從而影響其精度。對于比較軟的材料，彈性變形量較小，沖裁后回彈值也較小，因而零件精度高。硬的材料，情況正好相反。材料相對厚度t/D(t為板厚，D為沖裁件直徑)越大，彈性變形量越小，因而沖裁零件尺寸精度越高。沖裁件尺寸越小，形狀越簡單，其精

20、度越高。（2）斷面質量 對于斷面質量起決定作用的是沖裁間隙。如果間隙選的合理，沖裁時上、下刃口處所產生的裂紋就能重合。所得工件斷面雖不光滑，且帶有一定錐度，但以滿足要求。當間隙過小或過大時，就會使上下裂紋不能重合。間隙過小時，凸模刃口附近的裂紋比合理間隙時向外錯開一段距離，上、下裂紋中間的一部分材料，隨著沖裁經行，將被第二次剪切，在斷面上形成第二光亮帶。間隙過大時，凸模刃口附近的裂紋較合理間隙時向里錯開一段距離，材料受很大的拉伸，使斷面光亮帶減少，毛刺、圓角和錐度都會增大。（3）毛刺 凸?；虬寄Ｄモg后，其刃口處形成圓角。在沖裁時，沖裁件的邊緣就會出現毛刺。在沖裁工作中，產生很大的毛刺是不允許的

21、，應查明原因加以解決。2.2 工藝方案分析2.2.1 沖壓件的形狀和尺寸材料：10；材料厚度：0.5mm；零件簡圖：如圖2-2所示。圖2-2 沖裁件 10鋼為普通碳素鋼，具有較好的沖載成型形性能。零件結構簡單對稱，無尖角，對沖裁加工較為有利。零件中有兩個對稱孔，孔的最小尺寸為10mm，滿足沖載最小孔徑：孔的最小尺寸10t5mm的要求，另外，經計算孔距零件外形之間的最小孔邊距滿足載件最小孔邊距1.5t0.75mm的要求，所以該零件的結構滿足沖裁要求。2.2.2 沖壓件的尺寸精度零件圖上的尺寸示標注公差，沖裁件的精度按IT13確定，沖模制造精度按IT6IT7確定。2.2.3 生產批量生產批量：大批

22、量。2.2.4 沖壓工藝方案的制定工件為圖2-3所示的落料沖孔件，材料為10鋼，材料厚度為0.5mm，生產批量為大批量。圖2-3 沖壓件零件為滿足沖孔落料件，可提出加工方案如下：方案一：先落料，后沖孔，采用兩套單工序模生產。方案二：落料沖孔復合模沖壓，采用復合模生產。方案三：沖孔落料連續沖壓，采用級進模生產。方案一模具結構簡單，但需要兩道工序，兩幅模具，生產效率低，零件精度較差，在批量較大的情況下不適合使用。方案二只需要一副模具，沖壓件形位精度和尺寸精度易保證，且生產效率較高。盡管模具結構較方案一復雜，但是由于零件的幾何精度較為簡單，模具制造并不困難。方案三也只需要一副模具，生產效率也高，但與

23、方案二相比零件的精度稍差。欲保證沖壓件的形狀精度，需要在模具上設置導正銷，模具裝配較復合模具復雜。所以，比較三個方案，采用方案二生產。2.3 排樣設計沖載件在條料或板料上的布置方式稱為排樣。排樣方案對材料的利用率、沖載件質量、生產率、生產成本和模具結構形式都有重要的影響。2.3.1 排樣排樣圖是排樣設計最終的表達形式，通常應繪制在沖壓工藝規程的相應卡片上和沖裁模總裝圖的右上角。排樣圖的內容應反映出排樣方法、沖裁件的沖裁方式、用側刃定距時側刃的形狀與位置、材料利用率等。（1）排樣的設計原則：提高材料的利用率 沖裁件生產批量大，生產效率高，材料費用一般會占總成本的60%以上，所以排樣的利用率是衡量

24、排樣經濟性的一項重要指標。在不影響零件性能的前提下，應合理設計零件外形及排樣，提高材料的利用率。改善操作性 沖裁件排樣應使工人操作方便、安全、勞動強度低。一般來說，在沖裁生產時應盡量減小條料翻動次數，在材料利用率相同或相近時，應選用條料寬度及進料小的排樣方式。使模具結構簡單合理，使用壽命高。保證沖載件質量。（2） 排樣方式的分類 按照材料的利用率，排樣可分為有廢料排樣、少廢料排樣和無廢料排樣三種。廢料是指沖裁中除零件以外的其它板料，包括工藝廢料和結構廢料。 （a） （b） （c）圖2-4 排樣方式有廢料排樣：有廢料排樣是指在沖載件與沖載件之間、沖載件與條料側邊之間均有工藝廢料，沖裁是沿沖裁件中

25、除零件以外的其他板料，包括工藝廢料和結構廢料，如圖2-4（a）所示。少廢料排樣：少廢料排樣是指只在沖裁件之間或只在沖裁件與條料側邊之間留有搭邊，如圖2-4（b）所示。沖裁只沿沖裁件的部分輪廓進行，材料的利用率可達70%90%。無廢料排樣：無廢料排樣是指在沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側邊之間均無搭邊存在，沖裁件實際上是直接由切斷條料獲得，如圖2-4（c）所示，材料的利用率可達85%90%。2.3.2 搭邊沖裁件與沖裁件之間、沖裁件與條料側邊之間留下的工藝預料稱為搭邊。搭邊的作用是避免因誤送發生零件缺角、搭邊或尺寸超差；使凸凹模刃口受力均勻，提高模具的使用壽命及沖裁件的斷面質量,此外利用搭邊還

26、可以實現模具的自動送料。搭邊的合理數值主要取決與沖裁件的板料厚度、材料性質、外廓形狀及尺寸大小等。一般來說，材料硬時，搭邊值可取小些；軟材料或脆性材料，搭邊值可取大些；板料厚度大，需要的搭邊值大；沖裁件的形狀復雜，尺寸大，過度圓角半徑小，需要的搭邊值大；手工送料或有側壓板導料時，搭邊值可取小些。鏈板片搭邊設計：板料厚度t=0.5mm,工件邊長L>50mm,查表得a=1.2mm,a=1mm。2.3.3 送料進距模具每沖裁一次，條料在模具上前進的距離稱為送料進距或步距。當單個進距內只沖裁一個零件時，送料進距的大小等于調料上兩個對應點之間的距離。 A=D+a （2.1）式中：A為送料進距，單位

27、mm；D為平行于送料方向的沖裁件寬度，單位mm；a為沖裁件之間的搭邊值，單位mm。所以鏈板片的送料進距為：A=D+a=24+1.2=25.22.3.4 條料寬度沖裁前通常需要按要求將板料裁剪為適當寬度的條料。為保證送料順利，不因過寬而發生卡死現象，條料的下料公差規定為負偏差。條料在模具上送料時，一般都有導料裝置，有時還要使用測壓裝置。條料寬度： B=L+2a+ （2.2）式中：B為條料寬度，單位mm；L為沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸，單位mm；a為沖裁件與條料之間的搭邊，單位mm；為條料下料時的下偏差值，單位為mm。所以條料寬度 B=L+2a+=60+2×1=62 圖2-5 排樣圖

28、 材料利用率計算:= （2.3） S=1316.4mm=×100%=×100%=×100%=84.3%式中，材料利用率；S工件的實際面積；S所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；A步距（相鄰兩個制件對應點的距離）；B條料寬度；2.4本章小結本章介紹了沖壓件的過程分析（包括沖壓件變形階段分析，沖壓件的質量分析）、鏈板片的工藝分析（主要是沖壓方案的選擇）、排樣設計 、搭邊設計、調料寬度、送料進距等，本章重點介紹了鏈板片沖孔落料復合模的工藝方案的選擇，由于材料的利用率不可能為100%及盡量提高材料的利用率，因此選用少廢料排樣的方式。第3章 沖裁模具設計計算3.1 沖裁間

29、隙沖裁模凹、凸模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，其雙面間隙用C表示，單面間隙為C/2。沖裁間隙的大小對沖裁件質量的斷面質量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁模具設計中的一個很重要的工藝參數。設計模具時一定要選擇合理的間隙，使沖裁件的斷面質量較好，所需的沖裁力較小，模具壽命較高。但分別按質量、精度、沖裁力等方面的要求，各自確定的合理間隙值并不相同，考慮到模具制造中的偏差及使用中的磨損，生產中通常是選擇一個適當的范圍作為合理間隙，只要間隙在這個范圍內，就可以沖出良好的零件。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。考慮到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模

30、具時應采用最小合理間隙。表3-1 沖裁間隙的數值厚度 tT8、45、1Cr18Ni9TiQ235Q21535CrMo08F 10、15、H62L1、L2、L3CCCCCCCC0.350.030.050.020.050.010.03-0.50.040.080.030.070.020.040.020.030.80.090.120.060.100.040.070.0250.0451.00.110.150.080.120.050.080.040.061.20.140.180.100.140.070.100.050.071.50.190.230.130.170.080.120.060.10 沖裁件質量要

31、求較高時，其間隙應取小值；反之應取大間隙，以降低沖壓力及提高模具使用壽命。由于各類間隙值之間沒有絕對的界限，因此，還必須根據沖裁件尺寸與形狀，模具材料和加工方法，以及沖壓方法、速度等因素適當增減間隙值。比如：在相同的條件下，非圓形比圓形間隙大，沖孔比落料間隙大；直壁凹模比錐口凹模間隙大；高速沖壓時，模具以發熱，間隙應增大，當行程次數超過200次/min時，間隙應增大10%左右；用電火花加工的凹模，其間隙比用磨削加工凹模小0.5%2%；根據以上分析，可從表3-1中選取 C= 0.02 ，C= 0.06；此外，也可采用下述經驗公式計算出合理間隙Z的取值： Z=ct （3.1）式中：t為材料厚度，單

32、位mm；c位系數，與材料性能及厚度有關。表3-2 合理間隙系數值材料當t3mm當t3mm軟鋼、純鐵銅、鋁合金硬銅c=(69)% c=(610)% c=(812)%c=(1519)%c=(1619)%c=(1725)%3.2 凸模、凹模刃口尺寸的計算3.2.1 沖裁模刃口尺寸計算的原則 沖裁模刃口是尖銳鋒利的，多為直角，故沖裁模刃口尺寸是指凸模與凹模直徑（對圓形件而言）尺寸，并按“人體”原則標注。確定凹凸模刃口尺寸及公差必須遵循以下的原則：(1)由于剪切面是凹凸模的側面與材料接觸并擠光而得到的光滑面，所以落料件的外經尺寸等于凹模內徑尺寸，沖孔件的內徑尺寸等于凸模的外徑尺寸。故落料模應以凹模為設計

33、基準，再按間隙值確定凹模尺寸。(2)凹、凸模在沖裁過程中有磨損，凸模刃口尺寸磨損使沖孔尺寸減少，凹模刃口尺寸磨損使落料尺寸變大。為保證沖裁件的尺寸精度要求，并盡可能提高模具使用壽命，設計落料模時，凹模刃口的基本尺寸（設計尺寸）應取接近或等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔凹模時其刃口基本尺寸應取接近或等于工件的最小極限尺寸；設計沖孔凸模時，其刃口基本尺寸應取接近或等于工件孔的最大極限尺寸；并分別按最小合理間隙分別制造，或配作相應的凹模、凸模。這樣，才能保證凹凸模磨損到一定程度后仍能沖出合格的零件。(3)凹、凸模刃口尺寸的精度應以能保證工件的精度要求為準，保證合理的間隙值，保證模具具有一定程度的使用

34、壽命。一般沖模精度較工件精度高2-3級。若零件沒有標注公差，則對于非圓形件按IT14級來處理，圓形件可按IT10來處理，工件尺寸公差應按“人體”原則標注為單向公差，沖裁件的精度見表3-3。表3-3 沖裁件精度模具制造精度材料厚度t/mm0.50.81.01.52345IT6-IT7IT8IT8IT9IT10 IT10-IT7-IT8-IT9IT10IT10IT12IT12IT12-IT9-IT12IT12IT12IT12IT123.2.2 沖裁模凸模、凹模刃口尺寸計算 查表得間隙值， 刃口計算采用凸模與凹模配作法。（1）凸?；虬寄Ｄp后會增大的尺寸-第一類尺寸AAj=(Amax-x)（2） 凸

35、?；虬寄Ｄp后會減小的尺寸-第一類尺寸BBj=(Bmin+x)（3）凸?；虬寄Ｄp后基本不變的尺寸-第一類尺寸C Cj=(Cmin+)其中，x為磨損系數。查表得：工件精度IT10級以上 x=1工件精度 IT1-IT13 x=0.75工件精度 IT14 x=0.5因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按IT13級精度，x=0.75。在所有的尺寸中，屬于A類尺寸的有：R120-0.27屬于B類尺寸的有：100+0.22屬于C類尺寸的有：注：凸?；虬寄Ｄp后將會增大的尺寸第一類尺寸A。凸模或凹模磨損后將會減小的尺寸第二類尺寸B。凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸第三類尺寸C。其中，x為磨損系數，公差等級按IT

36、13，選擇x為0.75。具體計算如表3-4。表3-4 工作零件刃口尺寸計算尺寸類型公稱尺寸公式計算后尺寸備注落料R120-0.27保證雙邊間隙為0.02-0.06。沖孔100+0.22中心距Cj=(Cmin+)3.3沖壓力計算在沖裁過程中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。計算沖裁力的目的是為了選用合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需要。3.3.1 沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設計模具以及檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算：式中 FP-沖裁力

37、（N）； L-沖裁周邊長度（mm）； t-沖裁料厚(mm)； b- 抗剪強度（MPa）；（1）落料力計算 按上式：式中： F落落料力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=0.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。由查表，。 根據零件圖可算落料輪廓長度L =147.4mm則 （2）沖孔力式中 沖孔力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=0.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。由查表，。根據零件圖可算沖孔輪廓長度L=62.84mm則 2. 落料時的卸料力的計算=KX 式中 -卸料力（N）； -落料力（N）KX -卸料系數，查沖壓模具簡明設計手冊表3-11，

38、P57其值為0.030.04，取K=0.04。則=KX =0.04×23.8=0.952（KN）3. 沖孔時的推件力的計算 =nkT 式中 -推料力（N）； K1-推料系數，查沖壓模具簡明設計手冊表3-11，其值為0.05；n- 梗塞在凹模內的制件或廢料數量，n=h/t，h為刃口部分的高（mm），t為材料厚度（mm），其中，h=5mm，t=0.5mm，取n=10，則 =nkT=10×0.05×10.7=5.35(KN)沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = + +式中：沖裁力 =23.8KN，=10.7KN，卸料力=0.952KN，推料力=5

39、.35KN，則:= + +=40.8(KN)3.3.2 壓力機的選擇表3-5 壓力機參數型 號J23-16公稱壓力/kN160滑塊行程/mm55公稱壓力行程/mm55最大傾斜角度35°最大裝模高度/mm180閉合高度調節量/mm45墊板尺寸（厚度mm×孔徑mm）40×210模柄孔尺寸（直徑mm×深度mm）40×60工作臺尺寸前后300左右450 由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓力選擇壓力機。參照設計手冊選取公稱壓力為的壓力機，壓力機型號為J23-16。表3-5為壓力機J23-16技術參數：（沖壓模具簡明設計手冊表13.10，P389

40、）3.3.3 降低沖裁力的措施在沖裁高強度材料或厚料和大尺寸沖件時，需要的沖裁力很大。當生產現場沒有足夠大噸位壓力計時，為了不影響生產，可采取一些有效措施降低沖裁力，以充分利用現有設備。同時，降低沖裁力還可以減少沖擊、振動和噪聲，對改善沖壓環境也有積極意義。目前，降低沖裁力的方法主要有以下幾種:(1) 采用階梯凸模沖裁在多凸模的沖模中，可根據凸模的截面尺寸的大小，將凸模設計成不同的長度，使工件端面呈階梯型布置。這樣，各凸模沖裁力的最大值不同時出現，從而減少了沖裁力。缺點是長凸模插入凹模較深，易磨損。階梯凸模不僅能降低沖裁力，在直徑相差懸殊、彼此距離又較小的多孔沖裁中，還可避免小直徑凸模因受材料

41、流動擠壓的作用而產生傾斜或斷面現象。這時一般將小直徑凸模做短一些。此外，各層凸模的布置盡量對稱，是模具受力平衡。階梯凸模間的高度差H與板料厚度有關，可按如下關系確定。料厚t3mm時，H=t；料厚t3mm時，H=0.5t；階梯凸模沖裁的沖裁力，一般只按產生最大沖裁力的那一層階梯進行計算。(2) 采用斜刃口沖裁一般在使用平刃口模具沖裁時，因整個刃口面都同時切入材料，切斷是沿沖裁件周邊同時發生的，因此沖床的負荷是突然增加的，故所需的沖裁力很大。采用斜刃口模具沖裁，就是將沖模的凸?；虬寄Ｖ瞥膳c軸線傾斜一定角度的斜刃口，這樣，沖裁時整個刃口不是全部同時切入，而是逐步將材料切斷，因而能顯著降低沖裁力。斜刃

42、口的配置形式是采用斜刃口沖裁時，會使板料產生彎曲。斜刃口的配置原則是：必須保證沖裁件平整，只允許廢料產生彎曲變形。為此，落料時凸模應為平刃口；沖孔時凹模應為平刃口，而將凸模做成斜刃口。斜刃口還對稱布置，以免沖裁時承受單項側壓力而發生偏移，啃傷刃口。向一邊傾斜的單邊斜刃口沖模，只能用于切口或切斷。斜刃口的主要參數是斜刃角和斜刃高度H。斜刃角越大越省力，但過大的斜刃角會降低刃口強度，并使刃口易于磨損，從而降低使用壽命。斜刃角不能過小，過小的斜刃角起不到較少力作用。斜刃高度H也不易過大或過小，過大的斜刃高度會使凸模進入凹模過深，加快刃口磨損，而過小的斜刃高度也起不到減力的作用。斜刃口沖裁的主要缺點是

43、刃口制造與刃磨比較復雜，刃口容易磨損，沖裁件也不夠平整，并且省力不省功，因此一般情況下盡量不用，只用于大型、板厚沖裁件（如汽車覆蓋件）的沖裁。(3) 采用加熱沖裁金屬材料在加熱狀態下的抗剪強度會顯著降低，因此采用加熱沖裁能降低沖裁力。下表為部分鋼在加熱狀態時的抗剪強度，從表3-6中可以看出，當鋼加熱至900時，其抗剪強度最低，沖裁最為有利，所以一般加熱沖裁是把鋼加熱到800900時進行的。表3-6 金屬材料在加熱狀態的抗剪強度結構加熱溫度/2005006007008009001000Q195 Q215360320200110603020Q235 Q255450450240130907065Q2

44、75530520330160907060采用加熱沖裁時，條件不能過長，搭邊應適當放大，同時模具間隙適當減少，凸、凹模應選用耐熱材料，刃口尺寸計算時要考慮沖裁件的冷卻收縮，模具受熱部分不能設置橡皮等。由于加熱沖裁工藝復雜，沖裁件精度也不高，所以只用于厚板或表面質量與精度要求都不高的沖裁件。 加熱沖裁的沖裁力按平均刃口沖裁力公式計算，但材料的抗剪強度應根據沖裁溫度按上表選取。3.4 壓力中心的確定沖壓力合力的作用點稱為壓力中心。為了保證壓力機和沖模正常、平穩地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機的滑塊中心重合，對于帶模柄的中小型沖模就是要使其壓力中心與模柄軸心線重合。否則，沖裁過程中壓力機滑塊和沖模

45、將會承受偏心載荷，使滑塊導軌和沖模導向部分產生不正常的磨損，合理間隙得不到保證，刃口迅速變鈍，從而降低沖裁件質量和模具壽命，甚至損壞模具。因此，設計沖模時應正確計算出沖模時的壓力中心，并使壓力中心與模柄軸心線重合，若因沖裁件的形狀特殊，從模具的結構方面考慮不宜使壓力中心與模柄軸心線相重合，也應注意盡量使壓力中心的偏離不超出所選壓力機模柄孔投影面積的范圍。圖3-2 沖裁件 由于該沖件屬于對稱形狀的零件，所以壓力中心為于刃口輪廓圖形的幾何中心上。3.5 模具閉合高度和壓力機的尺寸關系沖模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H；沖模的閉合高度應與壓力機的裝配高

46、度相匹配。壓力機的裝配高度是指滑塊處于下死點時，滑塊底面到工作臺墊板上平面之間的距離。我國生產的壓力機的連桿長度一般是可以調節的，所以裝模高度也是可以變化的；當壓力機連桿調至最短，此時壓力機的裝配高度稱為最大裝配高度，常用H表示，當壓力機連桿調至最長，此時的壓力機的裝配高度稱為最小高度，常用H表示。為了使模具正常工作，模具的閉合高度應介于壓力機最大裝配高度與最小裝配高度之間，一般按下式決定：Hmax-H1-5mmHHmin-H1+10mm 3.6本章小結本章是沖裁模具的設計計算，是模具設計中的重點章節。本章主要介紹了模具設計中的沖裁間隙的選用（查表），凸、凹模刃口尺寸計算（包括計算原則及詳細計

47、算），沖壓力的計算（包括沖裁力、推件力、頂件力及卸料力的具體計算），壓力機及公稱壓力的選取，降低沖裁力的措施及壓力中心的確定；本章重點介紹了凸凹模的刃口尺寸及算和沖壓力的計算，它們是模具設計中的重要環節，有著非正常重要的地位。第4章 模具零件及結構的詳細設計4.1 模具零件的組成和分類 模具設計，實質上就是模具結構的設計（選擇）和模具零部件的設計（選擇）。 模具的組成：（1）工作零件：凸模、凹模； （2）定位零件：導料板、擋料銷； （3）卸料與推（頂）件裝置；彈性和剛性； （4）導向裝置：無導向模；導板模；導柱導套模； （5）固定與聯接零件：模架；盡管沖裁模的結構形式及復雜程度不同，組成模具的

48、零件有多有少，但沖裁模的主要零、部件仍相同。按模具零件的不同作用可將其分為工藝零件和結構零件兩大類。工藝零件是在完成沖壓工序時與材料或制品直接接觸的零件；結構零件是模具的制造和使用中起裝配、安裝、定位作用的零件，以及制造和使用中起導向作用的零件。工藝零件又分為工作零件、定位零件、卸料與推件零件。結構零件又分為支撐固定零件、導向零件、緊固件及其他零件。工作零件有凸模、凹模、凹凸模；定位零件主要有檔料銷、擋料釘始用擋料裝置、導正銷、定位銷、導尺、導料銷、側壓板、側刃及側刃擋塊、承料板等；卸料及推料零件主要有卸料板、頂料板、壓料板等；導向零件有導柱、導套、導板等；支撐固定零件有上模座、下模座、模柄、

49、凸模固定板、凹模固定板、凹凸模固定板、墊板、墊塊等；緊固件及其它零件主要有螺釘、銷釘、卸料螺釘、彈簧、橡膠、打料桿、推板、頂桿等。沖模零件已制定出國家標準供模具設計時選用。4.2 復合模的結構分析條料在復合模中進行沖裁時，一次定位就可以完成沖裁件的內外形尺寸，故沖裁件的內外形的位置尺寸精度高，生產效率高，適合位置精度高、生產批量大的沖裁件選用。但是這種模具結構復雜，制造困難，周期長，再則沖孔凸模插入凹模深度較大，加劇了沖孔凸模和凹凸模的磨損而降低其使用壽命。另外，當沖裁件內外形尺寸相差較小時也不宜選用復合模。復合模的結構特點之一是具有一個落料凸模又作為沖孔凹模的凹凸模。按落料凹模安裝位置不同，

50、又有倒裝復合模與正裝復合模之分。一般沖孔落料復合模多采用倒裝結構，落料拉伸復合模采用正裝結構；中小尺寸制件的單工序落料?；驔_孔模采用正裝結構。倒裝復合模多采用剛性打料裝置進行打料出件，結構簡單、造作方便，但對制件不起壓平作用。正裝復合模向上出件，彈性定件裝置安裝在下模上，并從壓力機工作臺上的漏料孔中向下伸出，條料在凸模和頂件器上下壓緊的情況下沖裁；故制作平整，適用于裁薄料。4.3 復合模工作零部件詳細設計 各種結構的沖裁模，一般都是由工作零件（包括凸模、凹模）、定位零件（包括檔料銷、導尺等）、卸料零件（如卸料板）、導向零件（如導柱、導套）和安裝固定零件（包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷）等五種基本零件組成。沖模零件已制定出國家標準供模具設計使用。4.3.1