1、目錄序言 第一局部 沖壓成形工藝設計明確設計任務，收集相關資料沖壓工藝分析制定沖壓工藝方案確定毛坯形狀，尺寸和主要參數計算第二局部 沖壓模具設計確定沖模類型機結構形式計算工序壓力，選擇壓力機計算模具壓力中心彈性元件的設計模具零件的選用沖壓設備的校核其他需要說明的問題模具裝配設計總結致謝語參考文獻 序言 目前我國模具工業與興旺國家相比還相當落后。主要原因是我國在模具標準化，模具制造工藝及設備等方面與工業興旺國家相比差距很大。隨著工業產品質量的不斷提高，模具產品生成呈現的品種、少批量、復雜、大型精密更新換代速度快。模具設計與技術由于手工設備，依靠人工經驗和常規機加工，技術向以計算機輔助設計，數控編

2、程切屑加工，數控機加工核心的計算機輔助設計CAD/CAM技術轉變。模具生產制件所表現出來的高精度，高復雜程度，高生產率，高一致性和低消耗是其它制造加工方面所不能重逢展示出來。從而有好的經濟效益，因此在批量生產中得到廣泛應用，在現代工業生產有十分重要的地位，是我國國防工業及民用生產中必不可少的加工方法。隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速開展，沖壓零件日趨復雜化，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向開展，沖模制造難度日益增大。模具制造正由過去的勞動密集、依靠人工手工技巧及采用傳統機械加工設備的行業轉變為技術密集型行業，更多的依靠各種高效、高精度的NC機床、CNC機床、電加工機床，從過去的

3、單一的機械加工時代轉變成機械加工、電加工以及其它特種加工相結合的時代。模具制造技術，已經開展成為技術密集型的綜合加工技術。本專業以培養學生從事模具設計與制造工作能力的核心，將模具成型加工原理、設備、工藝、模具設計與制造有機結合在一起，實現理論與實際相結合，突出使用性、綜合性、先進性。正確掌握并運用沖壓工藝參數和模具工作不分的幾何形狀和尺寸的綜合應用，以提高我的模具設計與制造能力的綜合應用。在以后的生產中，研究和推廣新工藝、新技術，提高模具在生產生活中的應用，并進一步提高模具設計水平。 集 美 大 學工程技術學院 數控專業 0781班 學生 陳玉輝學號2007995010一、設計題目 壓蓋加工及

4、復合沖模的設計制造二、設計內容沖壓件工藝分析；沖壓件工藝方案論證與制造；模具結構設計；主要零件加工工藝制定。材料：Q235A厚度：1mm硬度：60-62HRC 指導教師 鐘啟茂第一部 沖壓成形工藝設計 明確設計任務，收集相關資料沖壓工藝設計應在收集、調差、研究并掌握有關設計的原始材料的根底上進行，做到有的放矢，防止盲目性。工藝設計的原始材料主要包括如下內容：沖壓件的產品圖及技術要求:零件圖如設計任務書中所示的零件圖。技術要求應明確合理。由此可以對拉深件的結構，尺寸大小，精度要求以及裝配關系，使用性能等有全面了解，以便制定工藝方案，選擇模具類型和確定模具精度。生產類型生產類型是企業生產產業程度的

5、分類，一般分為大量生產、成批生產、小批量生產。根據生產綱領和產品零件的特征或工作的每月擔負的工序數查文獻表1-3生產類型和生產綱領的關系，確定該零件的生產類型為大批量生產。生產組織形式 生產類型不相同，零件和產品的組織形式，采用的技術措施和到達的技術經濟效果會不同。因為該零件時大批量生產，所以其生產類型查文獻【1】表1-5的各種生產類型的工藝性、特征，其生產組織形式為零件的互換性，有修配法、鉗工修配，缺乏互換性，毛坯的制造方法和加工余量、手工造型或自由鍛造毛坯精度低，加工余量大。工藝裝備大批量生產采用專用夾具，標準附件，標準刀具和萬能量具，靠劃線和試切法到達精度要求。沖壓工藝分析材料 Q235

6、是碳素結構鋼，易于拉伸成形，具有良好的沖壓性能工件結構 該工件為圓形拉深件，拉伸高度不大，內部有環形拉伸槽，可以和拉深工序組合。尺寸精度 零件圖上內圓40精度4040.01，屬于13級。一般沖壓才能滿足精度要求。制定沖壓工藝方案工序性質和數量工序性質確實定在沖壓加工中，工序性質是指沖壓件所需的工序種類、剪裁、落料、沖孔、切邊等使材料產生別離的工序。彎曲拉深局部成形等式材料產生變形的工序。沖壓工序性質確實定主要取決于沖壓件的形狀尺寸和精度要求。同時還應考慮沖壓變形規律及某些具體條件的限制。通常在確定工序性質時應當考慮一下幾方面：從零件圖上直觀確實定工序性質，平板件沖壓加工時常采用剪裁、落料、沖孔

7、等沖裁工序。當平面度要求較高時采用較平的工序進行精壓，當零件的斷面質量尺寸精度要求較高時，需增加修整工序或采用精密沖裁工藝進行加工。對零件圖進行計算分析，比擬后確定工序性質。為改善沖壓變形條件，方便工序定位，增加附加工序。預沖工序工藝切口到達改善沖壓變形條件，提高成形質量目的。 根據零件圖分析沖壓加工時須用落料，沖孔，拉深，等工序。工序數量確實定確定工序數量的根本原那么是：在保證工件質量，生產和經濟性要求的前提下，工序數量應盡可能地減少。該零件精度要求較高，故采用落料拉伸沖孔復合模和沖孔單工序模完成。工序順序和組合工序順序各工序的安排主要取決于沖壓變形規律和零件質量要求，工序順序的安排一般應注

8、意一下幾個方面：所有的孔只要其形狀和尺寸不受后續工序的影響，都應在平板坯料上沖出。所在位置會受到以后某工序變形的影響的孔，一般都應在有關的成型工序完成后再沖孔。孔靠近或孔邊緣較小時，如果模具強度夠高，最好同時沖出。否那么應先沖出打孔和一般精度孔，后沖出小孔和高精度孔或者先落料再沖孔，力求把可能產出的畸變限制在最小范圍內。如果在同一個零件的不同位置沖壓時，變形區域互相不發生作用，根據模具結構定位和操作的過程難易程度來確定。多角彎曲件主要從材料變形和材料的運動兩方面 安排彎曲的順序。一般是先彎外部角后彎內部角，彎角根據零件圖先沖裁后落料，由固定擋料銷定位。2工序組合 方式選擇 沖壓工序的組合式指將

9、兩個或兩個以上的工序分析合并在一道工序內完成。減少工序及占用的模具設備和數量，提高效率和沖壓件的精度，在確定工序組合時，首先應考慮組合的必要性和可行性，然后再決定是否組合。工序組合的必要性主要取決于沖壓件的生產批量。b)工序的組合的可行性受到多種因素的限制，應保證能沖壓出形狀、尺寸和精度均符合要求的圖樣，實現其所需動作保證有足夠的強度與現有的沖壓設備條件相適應。根據零件圖的要求及批量采用拉深、彎曲復合模和落料、彎曲單工序模本設計主要考查復合模，單工序模不作要求。 (三)確定毛坯形狀，尺寸和主要參數計算1.毛坯尺寸計算該工件為有凸緣圓筒形件，其中h=14mm,d=50mm,r=1mm，R=1.0

10、mm。確定是否加修邊余量 由于坯料的各向異性和模具間隙不均等因素的影響，拉深后工件的邊緣不整齊，甚至出現突耳，需在拉深后進行修邊，所有在計算坯料直徑時，要確定是否需要增加修邊余量。由于其工作相對高度：h/d=14/500.280.5查文獻【1】P188表5-2可知：不需加修邊余量。計算毛坯直徑坯料直徑為:D=代入數據得: D =74mmc確定是否需要壓邊圈根據坯料相對厚度：t/D=2/74*100%=2.94%3%根據【1】P183表查表得極限拉深系數m =0.54,根據公式d1= m mD=0.54*74=36.7672式中t坯料厚度，mm D毛坯直徑，mm 查文獻【2】P187表可知不用壓

11、邊圈，假設怕該沖壓件在拉深過程中會發生起皺，保險起見，采用帶彈性壓邊裝置的模具也可。這里的壓邊圈實際上市作為定位與頂件只用。確定拉深次數由于拉深件的高度與其直徑的比值不同，有的拉深件可以用一次拉深制造，而有的高度大的拉深件，那么需要屢次拉深才能制成。 所有根據工件的相對高度h/d和坯料的相對厚度t/D*100的大小確定拉深次數。查【1】P183表可知，由于工件相對高度0.28遠遠小于一次拉深時的相對高度0.55-0.54,那么可以一次拉深成形。排樣及材料利用率1排樣方法沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。合理的排樣是將低本錢和保證沖壓件質量及模具壽命的有效措施。應考慮以下原那么：a)

12、提高材料的利用率不影響沖件的使用性能的前提下可適當改變沖件形狀。b)合理排樣可使操作方便，勞動強度低。c)模具結構簡單壽命長。d)保證沖件質量和沖件對板料纖維方向的要求。A:根據零件圖可選用少廢料的利用率情況，排樣三種：有廢料排樣少廢料排樣無廢料排樣根據零件圖可選用少廢料排樣。沿沖件不分外形切斷或沖裁。只有在沖件與沖件之間或沖件與條料側邊之間留有搭邊。這種排樣利用率高，用于某些精度要求不是很高的沖裁排樣。B：排樣的形式分為直排式，斜排式，直對排，斜對排，混合排等。 根據零件的形狀和排樣方法確定為直排排樣。如下圖2搭邊與料寬a)搭邊排樣中相鄰兩個零件之間的余量或零件與條料邊緣件的余量稱為搭邊。其

13、作用時補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。由排樣圖并查文獻【1】P65表知搭邊值：工件間a=0.8mm 沿邊a=1.0mm 搭邊值的大小與以下因素有關：材料的力學性能材料的厚度零件的外形和尺寸排樣方法送料及擋料方式b)送料步距和條料寬度確實定送料步距條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距簡稱步距或進距其大小應為條料上兩個對應沖裁件的對應點之間的距離。條料寬度條料寬度確實定原那么：最小條料寬度要保證沖裁零件周邊有足夠的搭邊值。最大條料寬度要能在沖裁時順利在導料板之間送行并與導料板之間有一定的間隙。根據零件圖要求，導料板之間無測壓裝置。送料進距：s=D+ a=74+0.8

14、=74.8mm條料寬度：b=D+a=74+2*1.0=76mm式中D平行于送料方向沖裁件的寬度裁板方法板料規格選用根據查詢資料可采用1mm*1400mm*1220mm帶材由1400/7618.4 取整18 1220/74.816.04 取整16材料可沖取的最大零件數為n=18*16=288 個 代入得材料利用率=*100=72.48 第二局部 沖壓模具設計確定沖壓模類型機結構形式 在沖壓工藝性分析后擬定沖壓工藝方案時選擇復合模，又因零件的幾何形狀簡單對稱，工件間無搭邊值，復合模結構相對簡單，操作方便，又可直接利用壓力機的打桿裝置進行推桿，卸件可靠、便于操作，所以模具類型為少廢料復合模。計算工序

15、壓力，選擇壓力機在沖裁模設計中，沖壓力是指落料力、卸料力、拉深力、壓邊力、沖孔力、切邊力和推件力的總稱。它是沖裁時選擇壓力機，進行模具設計校核強度和剛度的重要依據。1.落料力 工件毛坯落料力可按下面公式計算： =Lt 式中：L沖裁周邊長度；t材料厚度；b材料抗拉強度根據查表=375460 mpa，=460mpa，材料厚度為1mm。 =3.14*74*1*460N 106.9 KN2.卸料力查文獻【1】P70表，=0.05 =0.05*106.9KN=5.3 KN拉深力F= Kdtb式中：d拉深件直徑T料厚b 材料強度極限K修正系數根據【1】P188表得K=0.86F=0.86*3.14*41*

16、1*400N44.3KN4.壓邊力 F=/4*D-(d+2r)p =3.14/4*74-41+1.5+1*2.5N 7.0 KN式中：r凹模圓角半徑，取r=3mm； p單位壓邊力，p=2.5MPa。 三計算模具壓力中心模具的壓力中心就是沖裁力合力的作用點。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，以使沖模平穩地工作，減少導向件的磨損，從而提高模具的壽命。沖模壓力中心的求法，采用求平行力系合力的作用點方法。由于絕大局部沖裁件沿沖裁輪廓線的斷面厚度不變，輪廓局部的沖裁力與輪廓長度成正比，所以，求合力的作用點可轉化為求輪廓線的中心。其壓力中心很接近圓心，為設計方便看做是在圓心上。即X=

17、0，Y=0。四計算模具零件主要工作局部的刃口尺寸 模具的凹模4，凹凸模11，和凸摸12，工作局部的相互關系，如圖4所示1.凸、凹模刃口尺寸確實定凸、凹模刃口尺寸確實定原那么考慮刃口的磨損對沖件尺寸的影響，刃口磨損后尺寸變大，其刃口的根本尺寸應接近或等于沖件的最小極限尺寸：刃口磨損后尺寸變小，應接近或等于沖件的最大極限尺寸。2.凸、凹模分別加工時的工作局部尺寸其公式見表：表一：凸、凹模分別加工時的工作局部尺寸的計算公式 工序性質沖件尺寸凸摸尺寸凹模尺寸落料DD=D-X- ZD=D-X沖孔Dd=d+Xd=d-X+Z表示： D、D分別為落料凸，凹模刃口尺寸 d、 d分別為沖孔凸，凹模刃口尺寸 D、d

18、分別為落料件外徑和沖件的根本尺寸 、分別為凸凹模的制造公差，凸摸按IT6，凹模按IT7 制件的制造公差 Z最小合力間隙3.凸、凹模配合加工時的工作局部尺寸對于沖制復雜形狀沖件的模具或單件生產的模具，其凸凹模常采用配合加工的方法。凸凹模工作局部尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大A類尺寸，減小B類尺寸和不變C類尺寸的規律分三種。沖件奧凸摸磨損尺寸減小B類尺寸, 增大A類尺寸和不變C類尺寸的規律分三種。因為工件屬沖孔，根據設計要求確定凸摸刃口尺寸并依次為基準配置凹模，按磨損后其尺寸變大，變小，不變。1凹模刃口尺寸計算 對于落料局部按未注公差IT13級計算，所以落料件尺寸為74mm，根據查表得沖裁

19、刃口雙面間隙為Z=0.246mm，Zmax=0.360mm。74mm的制造公差查表得=0.035 mm，=0.021mm。+=0.035mm+0.022 mm =0.057 mmZma x -Z =0.360mm -0.246mm=0.104 mm由于+ Zma x -Z,故采用凸摸與凹模分開加工法。磨損系數為x=0.75。那么凹模刃口尺寸為D=D-X =74-0.75*0.10 =73.925 凹模刃口尺寸D按凹模實際尺寸配制，其雙面間隙為Z=0.246mm，Zmax=0.360mm。為保證模具刃口有較長使用壽命，即保證刃口磨損后還能沖出合格的制件來，制造時按最小間隙Z=0.246mm配合間

20、隙。即落料凸摸D=D-X- Z= 73.679 2)拉深刃口尺寸計算對于拉深局部的工件內徑40 按IT13級計算，制造公差查表=0.05mm，=0.08mm凸凹模的間隙計算：E=tmax+ct根據文獻【1】表單邊間隙Z/2=(1 1.1t)根據零件精度要求，我們采用Z/2=1.1t得Z2.2mm以凸摸為基準，工作局部尺寸為：d=d+0.4=40+0.4*0.39mm=40.156mmd= d+0.4+Z=40.156+2.2mm=42.356mm式中：d、d凸、凹模的尺寸 d拉深件內徑的最小極限尺寸 零件的公差 、凸、凹模制造公差 Z拉深模雙面間隙凸凹模的圓角半徑：工件圓角半徑r=1mm R=

21、1.5mm所以凹模圓角的半徑由公式R=1.5 mm凸模圓角的半徑r=1 mm五彈性元件的設計為了得到較平整的工件。此模具采用彈壓式卸料結構。彈簧和橡膠是模具中廣泛應用的彈性元件。主要為彈性卸料，壓料及出件裝置供彈壓力。彈壓卸料裝置時由卸料板、彈性元件，卸料螺釘等零件組成。根據模具安裝位置擬選4個彈簧，每個彈簧的預壓力為：FF/n式中：F沖裁卸料力； N彈簧個數 FF/n=5.3/4KN=2.75KN查?沖壓模具設計指導?表8-40，初選彈簧規格為40mm*6mm*80mm其具體參數：D=50mm,d=6mm,h=80mm,t=9.9mm, h=28mm,f=3.79, F=1800N,n=7.

22、4。D彈簧中徑；d材料直徑；h自由高度；t節距；h工作極限負荷下變形量； F工作極限負荷；n有效圈數。 H=2.75/0.8*28mm =64mm155，符合要求。6.螺釘 固定螺釘引入模體的深度勿太深，如擰入鑄鐵件深度是螺釘直徑的2-2.5倍，擰入一般鋼鐵件深度是螺釘直徑的1.0-2倍。7.定位銷 沖模中的定位銷常選用圓柱銷，其直徑與螺釘直徑接近，不能太細，每個模具上只需兩個銷釘，長度不能太長，使進入模體長度直徑的2-2.倍。七模具裝配 模具裝配式按照規定的技術要求，將假設干個零件結合成型零部件，再將假設干個零件和部件組合成模具的工藝過程，裝配工作通常分為部件裝配和總裝配。1.沖裁間隙的調整

23、 對于沖裁模，即使模具零件的加工精度已經得到保證，但是在裝配時，如果不能保護沖裁間隙均勻會影響制件的質量和模具的使用壽命。2.模架的裝配1模柄的裝配 此模具采用的是凸緣模柄中的B型，模柄與上模座的配合為H7/h6，將模柄裝上模座，用角尺檢查模柄圓柱面與上模座上平面的垂直度，其誤差不大于0.05mm，然后用螺釘將其固定在上模座上，應在裝模柄前先裝入推板。2導柱和導套的裝配 導柱導套與上下模座均采用壓入式連接，導套導柱與模座的配合分別為H7/r和R7/r6，壓入時要注意校正導柱對模座底面的垂直度，裝配好的導柱的固定端面與夏末做底面的距離不小于1-1mm。3.凸模和凸凹模的裝配 此模具的凸模與固定板

24、的配合采用H7/r6，凸模裝入固定板后，其固定端面應和固定板的支承面處于同一平面內，在壓力機上調整好凸模與固定板的垂直度，將凸模壓入固定板內，凸模對固定支承面的垂直度經檢查合格后將凸模上端鉚合，并在平面磨床上將凸模的上端面和固定板一起磨平，并以固定板支承面定位將凸模工作端面磨平，凸凹模與固定板的配合采用H7/r6，總裝前應將凸凹模壓入固定板內，壓在平面磨床將上下平面磨平。4.總裝1把組裝好凸凹模的固定板放在下模座上，按中心線打正固定板的位置，用平行夾頭夾緊，通過螺釘孔在下模座上鉆出錐窩，拆去凸凹模固定板，在下模座上按錐窩鉆螺紋底孔并攻絲，重新將凸凹模固定板置于下模座上找正，用螺釘緊固，鉆銷孔，

25、打入銷釘定位。2配鉆卸料螺釘孔時，將卸料板套在已裝入固定板的凸凹模上，在固定板與卸料板之間墊上適當高度的等高墊鐵，并用平行夾頭將其夾緊，按卸料板上螺孔在模座上鉆錐窩，然后拆開，按錐窩鉆孔。3在凸凹模固定板的彈簧孔中裝入卸料彈簧，擋料銷彈簧，并將擋料銷裝入，卸料板上相應的孔中，卸料板套入凹凸模，用螺釘將卸料板與下模座進行連接。 4在卸料板上裝入導料銷5用1中同樣的方法配鉆墊板和上模座上的螺釘孔，推桿孔。6將推件塊裝入熬磨，并將推桿裝入固定板上的推桿孔，用螺釘將熬磨與凸模固定板，墊板，上模座固定，鉆鉸銷孔，打入銷釘定位。5.試沖和調整在將模具裝入壓力機之前，應按設計圖樣對模具驚醒校驗，然后再生產條件下進行試沖，通過試沖可以發現模具的設計與制造缺陷，找出產生的原因，對模具進行適當的調整和