1、*大學沖壓模具設計課程說明書（論文）端蓋沖壓模具設計 課題名稱： 端蓋沖壓模具設計 課題性質： 二次拉伸擠邊復合模 看圖片系 名 稱： 需要零件圖和裝配圖的加QQ928608478 備注課程設計 專業： 班級： 學生姓名： 指導教師： 目錄摘 要3Abstract4前 言51 產品的工藝性分析71.1 零件圖分析71.1.1 零件結構分析71.2 零件工藝性分析81.2.1 零件材料81.2.2 尺寸精度82 工藝方案的確定92.1 沖壓基本工序的確定92.1.1 工序數目的分析92.1.2 沖壓工序順序的確定92.2 沖壓工藝方案的比較與確定92.2.1 方案的比較92.2.2 方案的確定9

2、3工序設計和工序尺寸計算103.1 毛壞尺寸的計算103.2工序設計尺寸及其計算103.2.1 工序尺寸計算103.3 搭邊值113.4 沖裁件的排樣113.2.3工序簡圖114工藝設計與計算124.1凸，凹模刃口尺寸計算124.1.1落料凹模刃口尺寸計算124.1.2沖孔凸模刃口尺寸124.1.3凸凹模刃口尺寸134.2拉深工藝部分尺寸計算134.2.1拉深模工作部分尺寸計算134.2.2 拉深凸凹模圓角半徑rd：144.3凸模和凹模外形尺寸及結構形式的確定144.3.1落料凹模外形尺寸及其結構144.3.2 凸模外形尺寸及其結構形式154.4沖壓工藝計算154.4.1 沖裁力的計算154.

3、4.2 頂件為的計算164.4.3 推件力的計算164.4.4 拉深力的計算164.4.5 壓邊力的計算174.4.6 壓力中心的計算175模具整體結構的確定185.1 模具類型的選擇185.1 各個模板尺寸設計185.2 操作方式選擇185.3材料送進方式選擇185.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇185.4.1卸料裝置185.4.2推件裝置185.5導向裝置的選擇185.5.1 導向零件設計與標準185.5.2 導柱結構尺寸195.5.3 導套結構尺寸195.6模柄的選用206模具裝配216.1 模具裝配圖216.2 級進模具安裝與試沖216.3 壓力機的選擇22參考文獻24附錄A：2525摘

4、 要隨著模具制造的技能化逐步向科學化發展，逐漸由以前手動方式發展為利用軟件等高科技方式來輔助設計的完成。冷沖模是其中的一種。畢業設計是在模具專業理論教學之后進行的實踐性教學環節。是對所學知識的一次總檢驗，是走向工作崗位前的一次實戰演習。其目的是，綜合運用所學課程的理論和實踐知識,設計一副完整的模具訓練、培養和提高自己的工作能力。鞏固和擴充模具專業課程所學內容，掌握模具設計與制造的方法、步驟和相關技術規范。熟練查閱相關技術資料。掌握模具設計與制造的基本技能，如制件工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術文件等。沖壓工藝與模具設計應結合

5、工廠的設備、人員等實際情況，從零件的質量、生產效率、生產成本、勞動強度、環境的保護以及生產的安全性各個方面綜合考慮，選擇技術先進、經濟合理、使用安全可靠的工藝方案和模具，以使沖壓件的生產在保證達到設計圖樣上的各項技術要求，盡可能降低沖壓的工藝成本和保證安全生產。關鍵詞：工藝性分析、模具工藝方案論證、工藝計算、加工設備選定、制造工藝、收集和查閱設計資料，繪圖及編寫設計技術文件等。Abstract前 言沖壓工藝是一種生產效率很高的、少切削或無切削的先進加工方法，在經濟和技術方面都具有很多的優點。它操作方便，便于實現機械化和自動化，適合于較大批量零件的生產，其制品一般不需進一步的機械加工，尺寸精度和

6、互換性也比較好。所以，在航空，汽車，電子的工業中占有十分重要的地位。其中級進模是沖壓模具中一種先進、高效的沖壓模具。對某些形狀較為復雜的，具有沖裁、彎曲、成形、拉深等多工序的沖壓零件，可在一副多工位級進模上沖制完成。多工位級進模是實現自動化、半自動化，確保沖壓加工質量的一種模具結構形式。合理的模具結構既要保證生產產品的各項技術指標要求，又要縮短模具制造周期，降低模具制造成本，以滿足現代工業生產對模具的高質、高效、低成本的要求。在當今世界，模具工業在現代制造業中所占的比例越來越大，模具設計水平的高低直接影響著工業產品的質量、成本和跟新換代的速度，而模具設計技術水平的高低最終體現在模具結構上。并且

7、模具工業的水平和發展也反映了一個國家的加工制造的水平。國內的模具工業雖然起步較晚，但在過去的十多年中也取得了一些進步。例如在沖壓模具方面，國內設計制造的部分轎車覆蓋件模、空調散熱片級進模、電子定轉子級進模、集成電路引線框架級進模，以及帶自動沖切、疊壓、鉚合、級數、分組和安全保護等功能的鐵芯精密多功能模，都已達到較高水平。但從總體上看，與工業發達的國家相比還是有加大的差距。例如精密加工設備在模具加工設備中的比例還比較低，CAD/CAE/CAM技術的普及率尚待提高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別是在大型、精密、復雜和長壽命模具上，一方面技術差距明顯；另一方面也不能滿足國內需要，因而仍需

8、大量從國外進口。所以，為了改變這種被動狀態，盡快適應社會主義工業化建設對沖壓工藝生產水平提高的需要，全方位大力做好模具基礎、研發和推廣工作，是至關重要的。冷沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎上，在常溫下利用安裝在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，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件的一種壓力加工方法。在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。冷沖模在實現冷沖壓加工中是必不可少的工藝裝備，沒有先進的模具技術，先進的沖壓工藝就無法實現。冷沖壓的特點有：1，節省材料2，制品有較好的互換性3制品有較好的互換性4生產效率高5

9、操作簡單6由于冷沖壓生產效率高，材料利用律，故生產的制品成本較低。隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速發展，沖壓及模具技術也在不斷革新與發展。主要表現在以下幾個方面：一.工藝分析計算方法現代化 現在已開始采用有限變形的彈塑性有限方法，對復雜成形件的成形過程進行應力應變分析的計算機模擬。二.模具設計制造技術現代化 工業發達國家正在大力開展模具計算輔助設計和制造（CAD/CAM）的研究。采用這一技術，一般可 提高模具設計制造效率的2-3倍，應用這一技術，不僅可以縮短模具設計制造周期，還可提高模具質量，減少設計和政治早人員的重復勞動，使設計者有可能把精力用在創新開發上。三.沖壓生產機械化與自動化與

10、柔性化 為了適應大批量，高效率生產的需要，在沖壓模具和設備上廣泛應用了各種自動化的進出料機構。對于大型沖壓件，專門配置了機械手和機器人，這不僅大大的提高了沖壓件的生接線卡質和生產率，而且也增加了沖壓工作和沖壓工人的安全性。在中小件的大批量生產方面，現已廣泛應用于多工位壓力機活、或高速壓力機。在小批量生產方面，正在發展柔性制造系統（FMS）。四.為了滿足接線卡更新換代快和小批量生產的需要，發展了一些新的成形工藝，簡易模具，數控沖壓設備和沖壓柔性制造技術等。五.不斷改進板料的沖壓性能本文主要介紹了多工位級進模的設計過程，以NCL-20旋轉承架為例，詳細的闡述了一副多工位級進模的設計過程，包括了工藝

11、分析、工藝方案確定、工藝參數計算、模具總體設計、模具零件結構形式選擇、主要零件的設計以及設備的選擇校核。1 產品的工藝性分析1.1 零件圖分析1.1.1 零件結構分析沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓加工的適應性，即是否能用最簡單的模具結構、最少的工序、最低的成本加工出符合要求的工件。著重從產品的幾何形狀、尺寸大小、精度高低、原材料性能等多個方面進行考慮，從而選擇合理的沖壓方案和模具形式。此端蓋零件為圓筒形件，屬于無凸緣圓筒形拉深件，高為20mm，壁厚為1.0mm，周圍對稱分布直徑為15mm的小孔。零件圖結構如圖1.1所示，實物圖如1.2所示。圖1.1 產品結構圖1.2.1 零件材料用于拉深成形的

12、材料要求具有高的塑性，低的屈服點和大的板厚方向性系數，而硬度高的材料則難于進行拉深加工，板料的屈強比s/b越小，沖壓成形性能就越好。一次拉深的極限變形程度越大，板厚R >1時，寬度方向的變形比厚度方向的變形容易；R值越大，在拉深過程中越不容易產生變薄和發生斷裂，拉深成形性能越好。在金屬板料中，含碳量小于0.14%的軟鋼、軟黃銅（含銅量6872%）、純鋁及鋁合金、奧氏體不銹鋼材料具有良好的拉深性能。此零件用的是Q235是典型的不銹鋼材料,材料的塑性好,屈強比比值低,有利于拉深成形.如下表所示:表1.1 材料的力學性能材料名稱抗剪強度/Mpa屈服強度/Mpa抗拉強度b/ Mpa屈強比伸長率1

13、0/ %Q2352401803000.60351.2.2 尺寸精度此零件圖未給出精度等級,因為影響拉深精度的因數很多,故不對其有過高的精度要求.一般情況下,拉深件的精度在IT11級以下,IT13級以上,故取其精度等級為IT12級。2 工藝方案的確定2.1 沖壓基本工序的確定根據對零件圖的分析，其沖壓基本工序可初步定為：落料拉深沖孔整形.2.1.1 工序數目的分析由于大批量生產，所以沖壓加工過程要求提高生產效率，降低生產成本來滿足生產要求，可要求工序數目盡量減小，應盡量把工序集中起來，采用復合模或級進模進行沖壓，很小的零件，采用復合或連續沖壓加工，既能提高生產效率，又能安全生產。根據生產經驗，集

14、中到一副模具上的工序數量不宜太多，對于復合模，一般為2-3個工序，最多4個工序，對于級進模，集中的工序可多些。2.1.2 沖壓工序順序的確定落料拉深沖孔整形2.2 沖壓工藝方案的比較與確定2.2.1 方案的比較綜合考慮生產成本、生產效率、批量生產等因素，可確定以下幾種方案：方案一：采用單工序沖裁模，先落料，再拉深，然后依次沖大孔、沖小孔，最后進行整形。一共需要四至五套模具，模具結構簡單，但工序多，壓力機一次行程內完成一道工序，效率低，模具成本高，且各個工序定位困難、不準確。方案二：采用兩套復合模，第一套采用落料拉深沖孔復合模；第二套采用沖小孔整形復合模。模具結構較第一種方案復雜，但定位準確，精

15、度高、效率高，適用于批量生產，易實現操作機械化自動化。方案三：采用一套復合模，同時完成落料、拉深、沖大孔、沖小孔四道工序，最后進行整形。這種模具結構過于復雜，通用性差，適用大批量生產，成本較高。2.2.2 方案的確定通過上一節對三種方案的比較，考慮到零件底部四個小孔的孔間距適中，易于同時沖出，于是確定方案三，既不影響效率也不影響模具制造。3 工序設計和工序尺寸計算3.1 毛壞尺寸的計算由于拉深后工件的平均厚度與毛坯厚度差別不大,厚度變化可以忽略不計,所以拉深件毛坯尺寸的確定可以按照拉深前后毛坯與工件的表面積不變的原則計算.由于在拉深后工件頂端面不平整而需要在高度方向加一段修邊余量,查相關手冊得

16、知，可取其修邊余量為0.5mm.可將拉深件劃分為若干個簡單的幾何形狀，如圖3.1所示 圖3.1端蓋毛坯尺寸的確定 毛坯直徑為 （3.2）3.2工序設計尺寸及其計算3.2.1 工序尺寸計算（）落料通過計算知落料尺寸為124mm。（）拉深查得材料的極限拉延系數在0.530.59之間此次拉延系數 （3.3）式中d成品直徑（mm）； D坯料直徑（mm）。代入算得 m=0.726遠大于材料的極限拉延系數，且其相對高度t/d也不大于其極限高度，故零件可一次拉出。（）沖孔及整形沖孔整形工序的尺寸與零件圖相等。3.3 搭邊值搭邊的使用是為了使工件沿整個周邊封閉沖裁時補償送料的誤差，并將其在模具上定位，以保證沖

17、裁出完整的工件，搭邊還可以保持條料有一定的剛度和強度，便于送進模具內。圖3.2搭邊值選取查表有a=1mm，a1=0.8mm.3.4 沖裁件的排樣由于工件為圓形，為了合理布置，可采用少廢料排樣，如下圖所示：圖3.3排樣方式3.2.3工序簡圖工序簡圖另見附錄A：工藝卡片。4 工藝設計與計算4.1凸，凹模刃口尺寸計算此落料為圓形件，為方便凸凹模制造加工，故選取凸凹模配合加工的方法,取沖裁件公差等級為IT12級。表4-1 系數X 料厚t(mm)非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差/mm1122440.160.200.240.300.170.350.210.410.250.490.310.5

18、90.360.420.500.600.160.200.240.300.160.200.240.304.1.1落料凹模刃口尺寸計算（4.1）式中Dmax落料工件外徑最大極限尺寸（mm）； Dd落料凹模尺寸（mm）; 工件制造公差，查表知：=0.4mm； X系數，查表取X=0.5；d凹模制造公差，查表得：d=0.04mm；代入算得 4.1.2沖孔凸模刃口尺寸 （4.2）式中dp 沖孔凸尺寸；p凸模制造公差，查得p =0.02mm； 工件制造公差，查表知：=0.18mm； X系數，查表取X=0.5；代入算得 4.1.3凸凹模刃口尺寸落料刃口計算：（4.3）式中 Dd沖孔件的基本尺寸；X磨損系數，查表

19、取得X=1；p凸模制造公差，查表取得=0.10mm；代入算得 4.2拉深工藝部分尺寸計算4.2.1拉深模工作部分尺寸計算根據零件圖所給外形尺寸可化為¢88-00.35分別代入凸凹模尺寸計算公式：（） 凸模尺寸DP：（4.5）式中 Dp凸摸刃口尺寸（mm）；d拉深件內形的基本尺寸（mm）；p凸模制造公差，查表取得p=0.025mm；工件的制造公差，查表取得1=0.35mm； 代入算得 （）凹模尺寸Dd： (4.6)式中Dd凹模刃口尺寸（mm）； Z凸、凹模的單邊間隙，Z=（11.1）t，取Z=1.1t=1.1mm；工件的制造公差，查表取得=0.35mm ;d凹模制造公差，查表取得d=0

20、.035mm;d拉深件內形的基本尺寸（mm）。代入算得4.2.2 拉深凸凹模圓角半徑rd：（）凹模圓角半徑rd：查表得知： (4.7)代入算得這里取R=3mm。（）凸模圓角半徑rp：（4.8）代入算得 取2.0mm4.3凸模和凹模外形尺寸及結構形式的確定4.3.1落料凹模外形尺寸及其結構（）外形尺寸凹模高度計算公式如下： （4.9）K系數，查得K=0.2；b凹模刃口尺寸（mm）。代入得，為保證有足夠的強度取H=26mm。（2）凹模厚度：由料厚為1.0mm，凹模刃口尺寸d=15mm。查表取得凹模壁厚為Cmm，即取C=60mm。結構形式：其結構形式如下： 圖4.1凹模結構形式4.3.2 凸模外形尺

21、寸及其結構形式沖孔凸模主要作用沖切廢料。材料為Cr12，淬火硬度為5864HRC，長度71mm。外形尺寸圖4.2凸模結構形式4.4沖壓工藝計算4.4.1 沖裁力的計算沖裁力的計算平刃口模具沖裁時，其理論沖裁力可按下式計算： （4.10）式中L沖裁件周長（mm）；t材料厚度（mm）；材料抗剪強度（MPa），查得b=240MPa 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 （4.11）式中 F最大可能沖裁力；4.4.2 頂件為的計算（4.12）式中沖裁力，；頂件因數，查表得到0.060；n 卡在凹模孔內的工件數，n=h/t(h為凹模刃口的直壁高度，t為

22、工件的材料厚度)代入計算得到4.4.3 推件力的計算（4.13）式中沖裁力，；推件因數，查表得到0.050；n 卡在凹模孔內的工件數，n=h/t(h為凹模刃口的直壁高度，t為工件的材料厚度)代入計算得到4.4.4 拉深力的計算圓筒形件的拉深工藝力計算公式如下： （4.14）式中 F拉深力（N）；K1系數，查得K1=0.72；d拉深件直徑（mm）t材料厚度（mm）b抗拉強度（MPa），查得b=300 MPa代入得：4.4.5 壓邊力的計算圓筒形件的壓邊力的計算公式如下：（4.15）式中q單位壓邊力,N;查表得q=4.0Mpa; D毛坯直徑; rd凹模圓角半徑; d拉深件的直徑;代入數據算得 4.

23、4.6 壓力中心的計算沖裁模的壓力中心就是沖裁合力的作用點。沖模壓力中心應盡可能和模柄軸線以及壓力機滑塊中心線重合，以使沖模平穩的工作，否則滑塊就會受到偏心載荷，使模具歪斜，間隙不均，從而導致沖床滑塊與導軌以及模具的不正常磨損，降低沖床和模具的壽命。所以設計模具時必須使其通過模具的軸線，從而保證模具的壓力中心與沖床滑塊中心重合。由于零件形狀對稱，故其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心。5模具整體結構的確定5.1 模具類型的選擇5.1 各個模板尺寸設計模座的的尺寸L/mm×B/mm為400mm×340mm。模座的厚度應為凹模厚度的1.52倍，上模座的厚度為45，上墊板厚度

24、取15，固定板厚度取30，下模座的厚度為50mm。該級進模各模板的外形尺寸設計如下：上模座 下模座 凸模固定板 ；卸料板     ；凹模板 ； 上，下墊板    ；故：模具閉合高度。5.2 操作方式選擇 由于該零件尺寸較大，且為大批量生產，故采用自動化操作方式.5.3材料送進方式選擇 由于零件尺寸較大，生產批量大，為提高工作效率采用自動送料方式，從模具右側將材料送進。5.4卸料和推件及壓邊裝置的選擇5.4.1卸料裝置卸料裝置的型式較多，它包括固定卸料板、活動卸料板、彈性卸料板和廢料切刀等幾種。卸料板除把板料從凸模上卸下外，有時也起壓料

25、或為凸模導向的作用。因此，在大批量生產用模具上，要用淬硬的卸料板。5.4.2推件裝置 推件裝置有剛性和彈性兩種。彈性推件器一般裝于下模座下面，與下模板相連。這種裝置除有推出工件的作用外，還能壓平工件，還可用于卸料和緩沖。剛性推件器一般裝于上模，推件力大且可靠。其推件力通過打桿推板推桿推塊傳至工件。5.5導向裝置的選擇5.5.1 導向零件設計與標準導向零件可保證模具沖壓時，上、下模有一精確的位置關系。在中、小型模具中最廣泛采用的導向零件是導柱和導套。本設計所選用的模架配套的是兩個導柱。一般導柱安裝在下模座，導套安裝在上模座，分別采用過盈配合。5.5.2 導柱結構尺寸A 導柱結構形式如下圖示：圖5

26、.1 導柱B主要參數如下： d=35mm,L=200mm5.5.3 導套結構尺寸A導套結構形式如下圖示：圖5.2 導套B主要參數如表5.3：表5.3 滑動導套尺寸參數dDLHl油槽數數值35mm50mm100mm45mm15mm25.6模柄的選用中、小型沖模通過模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。本設計選用旋入式模柄，如下圖所示，用4個螺釘固定在上模座的窩孔。旋入模柄形式如5.3圖 圖5.3 旋入模柄尺寸如表5.2：表6.2 旋入模柄基本尺寸d(d11)D(h6)Hhd1D1d3d2h1基本尺寸極限偏差基本尺寸極限偏差30407525115291596模具裝配6.1 模具裝配圖圖6.1 模具裝配圖

27、6.2 級進模具安裝與試沖試模是根據塑料制品設計制造的模具在相應的沖壓機實際沖壓檢驗的過程。它是模具制造過程中必不可少的一道重要工序。通過試模要達到三個目的：1.驗證模具所提供的制品能否達到設計質量要求，檢驗模具的生產實用性；2.找出模具自身仍存在的問題并予以修正，使模具得以進一步完善；3.尋求模具投入正常生產的最佳工藝參數。試模為模具最終驗收提供了最重要的依據。試模過程主要包括三個方面。模具安裝模具安裝主要遵循兩個原則：第一要注意操作者的安全；第二要確保模具和設備在調試中不受損壞。模具安裝包括預檢、裝模、緊固、校正頂桿頂出距離，調節閉模松緊度等。1.預檢 在模具裝上注射機以前，根據圖紙對其進

28、行全面仔細檢查。2.裝模 模具吊裝時注意安全。3.緊固 當模具定位圈壓入注射機上固定模板的定位圈孔后，用極慢的速度閉模，然后上緊壓板。每邊壓板為塊。4.調整頂桿頂出距離 模具壓穩后，慢慢開模，直到動模停止后退，然后調整頂桿位置。試模的注意事項1.試沖件的材料性質，種類，厚度應符合圖樣上的要求。2.試沖件的材料寬度應符合加工工藝的要求。3.試沖件的材料再長度方向上要平直。4.試沖前，對導柱，導套及各滑動部位要加潤滑油。試沖過程中，應注意觀察各滑動部件是否靈活，無障礙。5磨銳凸凹模的刃口6試沖時，至少連續沖出100至150個合格的沖壓件，才能將模具正式交付生產使用。通過試模不僅要找出模具中存在的不合理問題，并予以修正使模具得意完善、而且要探索出最合理的工藝參數，為日后正常生產提供條件，。因此，要對試模過程中的每一步內容進行詳細記錄，以便在試模結束后，得出總體結論，為