【導讀】一張、3#圖紙不少于9張。2）提出所給沖壓件的工藝方案，進行分析、比較和論證。4）總的沖壓力及壓力中心計算。5）刃口尺寸計算。并進行相關計算。8）編寫冷沖壓工藝卡片。9）編寫冷沖模零件機械加工工藝過程卡。10）編寫設計計算說明書一份。2）《冷沖模國家標準》國家標準局.中國標準出版社，1989。3）《沖壓工藝與模具設計》姜奎華機械工業(yè)出版社，2021。4）《模具制造工藝》黃毅宏機械工業(yè)出版社，2021。5）《沖模圖冊》李天佑機械工業(yè)出版社，1998。6）《冷沖模設計》丁松聚機械工業(yè)出版社，1999。7）《模具設計與制造簡明手冊》馮柄亮等上?？萍脊I(yè)出版社，2021。8）《冷沖壓與塑性成型——工藝及模具設計》翁其金機械工業(yè)出版社，1990。10）王孝培主編.沖壓手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1990。2初步計算與初校核。好采用級進模生產(chǎn)，還采用自動擋料銷提高生產(chǎn)效率。合理，使得模具制造難度增大，若適當改變其結構可大大降低生產(chǎn)成本。

　　

【正文】 批量又不大時，也可考慮將工序組合起來，選用復合模生產(chǎn)。 工序組合方式，可選用復合?；蜻B續(xù)模。一般來說，復合模的沖壓精度比連續(xù)模高，結構緊湊，模具輪廓尺寸比連續(xù)模??；但是，連續(xù)模的生產(chǎn)效率高，操作比較安全、簡便，容易實現(xiàn)單機自動化生產(chǎn)，若裝上自動送料裝置，可適用小件的自動沖壓。 對于如圖 21所示的棘塊，先擬訂以下三種工序組合方式： 方案一：先落料，后沖孔， 采用 單工序模 生產(chǎn)。 方案二：落料 沖孔復合沖壓 ， 采用 復合模 生產(chǎn)。 方案三：沖孔 落料級進沖壓 ， 采用 級進模 生產(chǎn)。 三種類型模具優(yōu)缺點比較如下： 單工序模 復合模 級進模 結構 簡單 較復雜 復雜 成本、周期 小、短 小、短 高、長 制造精度 低 較高 高 材料利用率 高 高 低 生產(chǎn)效率 低 低 高 維修 不方便 不方便 方便 產(chǎn)品精度 高 高 低 品質 低 低 高 安全性 不安全 不安全 安全 自動化 易于自動化 沖床性能要求 低 低 高 小批量生產(chǎn) 大批量生產(chǎn) 大批量生產(chǎn) 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 應用 大中型零件的沖壓試制 內(nèi)外形精度要求高 中小零件沖壓 分析： 方案一模具結構簡單， 即落料，沖 12mm 孔，沖 6mm 孔，各需要一套模具，使得 成本高而生產(chǎn)效率低 ，不能達到大批量生產(chǎn)。 方案二工件的精度及生產(chǎn)效率都較高， 查 文獻【 1】 p237 表 77有凸凹模的最小壁厚為 a=，若采用復合沖裁模壁厚實際 a’ =3mm，顯然 a’ a，則采用復合模生產(chǎn)不妥。 方案三可以完成復雜零件的沖裁，雖然工位數(shù)量增加但是不影響生產(chǎn)效率。 （ 1） 操作安全簡單，不必將手伸入模具的危險區(qū)域，對于棘塊大批量生產(chǎn)采用自動擋料機構。(2)模具壽命長，工序分散在若干個工位，在工序集中的區(qū)域還可 以設置空位，從而避免了 凸 、 凹模 壁厚 過小的 問題，改變了 凸 、凹模的 受力 狀態(tài)，提高了模具強度。 (3)產(chǎn)品質量高，級進模在一副模具內(nèi)完成產(chǎn)品的全部成形工序，克服了用簡單模時多次定位帶來的操作不變和累積誤差。 (4)生產(chǎn)成本較低，級進模由于結構比較復雜，所以制造費用較高，同時材料利用率較低，單由于級進模生產(chǎn)率高、壓力機占有數(shù)少、需要的操作工人數(shù)和車間面積少，減少了產(chǎn)品的儲存和運輸，因而產(chǎn)品零件的綜合生產(chǎn)成本并不高。 (5)設計和制造難度大，對經(jīng)驗的依賴性強，級進模結構復雜，技術含量高，設計靈活性大、難度大；設計和制造中的 經(jīng)驗、推斷和目測工作量多，人才培養(yǎng)時間長，個人之間的差異大；同一產(chǎn)品零件可有多種不同德設計方案，設計的靈活性大；設計和制造周期長，費用高，適用大批量生產(chǎn)。級進模還受產(chǎn)品零件尺寸限制，產(chǎn)品尺寸不宜太大。 （ 6）按訂單生產(chǎn)，而不是按計劃生產(chǎn)，訂貨市場影響大，交貨期要求短。 結論： 采用方案三 為佳。 第三章 排樣圖設計 12 第三 章 排樣圖設計 沖壓件在條料上的布置方法稱為排樣。排樣工作雖然看似比較簡單，但很有 講究，而且非常重要。 排樣是否合理，對材料利用率的大小有直接影響。 還會影響到模具結構、生產(chǎn)率、制件質量、生產(chǎn)操作方便與安全等，因此 ，排樣是沖裁工藝與模具設計中一項很重要的工作。 沖壓件大批量生產(chǎn)成本中，毛坯材料費用占 60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料。衡量排樣經(jīng)濟性、合理性的指標是材料利用率。要提高材料利用率，就必須減少廢料面積，沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料，可分為兩種情況： （ 1）結構廢料 由于工件結構形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)生的廢料稱為結 構廢料，它取決于工件的形狀，一般不能夠改變。 （ 2）工藝廢料 工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要切去的料邊 與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料稱為工藝廢料，它決定于沖 壓方式和排樣方式。 因此，提高材料利用率要從減少工藝廢料著手，同一個工件，可以有幾種不同的排樣方法。 一般而言，排樣原則有： 。對沖壓件來說，由于產(chǎn)量大，沖壓生產(chǎn)效率高，原材料費用常會占到?jīng)_件總成本的 60%以上，所以材料利用率是η是一項很重要的經(jīng)濟指標； 、安全，減輕工人的勞動強度，保證有較高的生產(chǎn)效率。應盡量選條料寬、進距小的排樣方法； ，模具壽命較高； 。 由于棘塊的外形比較復雜，為了節(jié)約材料要通過多次作圖分析來確定工件在 條料上的方位。通常來說，對于這種形狀較復雜的沖裁件，要用計算的方法選擇一個合理的排樣方式是比較困難的?？捎煤窦埰?35個樣件，在擺出各種可能的排樣方案后，從中選擇一個比較合理的方案作為排樣圖。 根據(jù)材料的經(jīng)濟實用程度，排樣方法可分為有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣3種： （ 1）有廢料排樣 ， 沿工件的全部外形沖裁，工件與工件之間，工件與條料側邊之間都有工藝余料（搭邊）存在，沖裁后搭邊成為廢料。 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 （ 2）少廢料排樣 ， 沿工件的部分外形輪廓切斷或沖裁，只在工件之間或是工件與條料側邊之間有搭邊存在。 （ 3）無廢料排樣 ， 工件與工件之間。工件與條料側邊之間均無搭邊存在，條料沿直線或曲線切斷而得工件。 排樣 1（圖 31） 圖 31 排樣 1 由 文獻 【 2】 p72 表 213如圖 32查得搭邊 a 和 a1 的值分別為 ： a=， a1= （ 1） 條料寬度確定 采用有側壓裝置查文獻 【 2】 p73 表 24 條料寬度公差 ?? 。 按如下公式求得條料寬度： （ 2） 進距 A 確定 按文獻 【 2】 p74 公式 mmaBA ????? 則一個步距內(nèi)的材料利用率為： =S/(AB) 100% =251/（ ） 100% =% ? ? ? ? mmaDB 0 1 ?????? ??? ?????????1第三章 排樣圖設計 14 圖 32 搭邊值 排樣 2（圖 33） 圖 33 排樣 2 由 文獻【 2】 p72 表 213如圖 32查得搭邊 a 和 a1 的值分別為 ： a=， a1= 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 （ 1） 條料寬度確定 采用有側壓裝置查 文獻【 2】 p73 表 24 條料寬度公差 ?? 。按如下公式求得條料寬度： （ 2） 進距 A 確定 按 文獻【 2】 p74 公式 mmaBA ??? 則一個步 距內(nèi)的材料利用率為： =S/(AB) 100% =（ 251 2） /（ ） 100% =34% 33 排樣 3（ 圖 34） 圖 34 排樣 3 采用這種排樣搭邊值 分兩種情況， 由 文獻【 2】 p72 表 213 查得搭邊 a和 a1的值分別為 ： a= a’ =， a1= （ 1） 條料寬度確定 采用有側壓裝置查 文獻【 2】 p73 表 24 條料寬度公差 ?? 。按如下公式求得條料寬度： （ 2） 進距 A 確定 由 autocad 軟件測定 mmA ? 。 則一個步距內(nèi)的材料利用率為： ? ? ? ? mmaDB 0 1 ?????? ??? ????????? ? ? ? mmaDB 0 1 ?????? ??? ?????2?3第三章 排樣圖設計 16 =S/(AB) 100% =（ 251） /（ ） 100% =% 34 排樣 4（ 圖 35） 圖 35 排樣 4 （ 1） 條料寬度確定 采用有側壓裝置查 文獻【 2】 p73 表 24 條料寬度公差 ?? 。按如下公式求得條料寬度： （ 2） 進距 A 確定 由 autocad 軟件測定 mmA ? 則一個步距內(nèi)的材料利用率為： =S/(AB) 100% =（ 251） /（ ） 100% =% 35 確定排樣方案 由材料利用率可知， ，即采用 排樣 2 方式材料利用率要高一些。 但是沖孔凸模之間距離太短，凹模上孔之間距離太短凹模強度不夠， 并且沖裁時板料還要調(diào)轉 180176。，操作不方便，板料會翹曲沖裁精度會大大降低， 排樣 2 不宜采用，排樣 4和 3 能達到凹模強度要求， 從材料利用率考慮 選擇排樣 3 要合理些 。 采用 GB/T 7081988 規(guī)格為 1500 1800mm 的板料來裁剪條料， 縱橫剪裁對比如下 ： 若用縱裁 : 裁板條數(shù) N: N=B/b=1500/=50 條余 25mm ???? 2314 ???? ? ? ? mmaDB 0 1 ?????? ??? ?????3四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 每條個數(shù) n: n=()/=62個余 12mm 每板總個數(shù) n總 : n總 =N?n=50?62=3100 個 材料利用率 0? : 若用橫裁 : 裁板條數(shù) N: N=1800/b=1800/=61條余 每條個數(shù) n: n=()/=52個余 每板總個數(shù) n總 : n總 =N?n=61?52=3172 個 材料利用率 0? : 綜上兩種裁板方案 ,可見 橫 裁有較高的材料利用率 ,且工件沒有纖維性的考慮 ,因此決定采用 橫 裁 ,總的材料利用率為 %。 如圖 36 圖 36 板材裁剪樣圖 36 建議 通過 各種排樣方案 都可以 看出利用率都很低 ，產(chǎn)生的廢料可分為兩種情況，一是結構廢料，二是工藝廢料。結構廢料是由于工件結構形狀的需要，如工件內(nèi)孔的存在而產(chǎn)%%10018001500 2513100%1000????????? LB Sn?%%10018001500 2513172%1000????????? LB Sn?第三章 排樣圖設計 18 生的廢料，一般不能改變。工 藝廢料是工件之間和工件與條料邊緣之間存在的搭邊，定位需要 截 取的料邊與定位孔，不可避免的料頭和料尾廢料。 由于工件通過多種排樣方式后材料利用率都不是很高，并不能減少更多的工藝廢料，為了考慮適當?shù)慕?jīng)濟性。在不影響使用情況下可以著手改變一點工件的結構。如 圖37： 圖 37 修改樣圖 采用上圖結構后材料利用率可達到 30%以上 ，原先的尖角該成圓角，避免工件應力集中降低使用壽命，也使模具制造更容易 且提高模具的壽命 。四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 19 第四 章 計算沖壓力及確定壓力中心 計算沖壓力 沖裁力是指板料作用在凸模上的最大抗力。沖裁力 是選擇壓力機的主要依據(jù)，也是設計模具所必須的數(shù)據(jù)。 沖裁力的計算 沖裁力按 文獻【 2】 p50 公式 21， ?tKLF? 進行計算 式中 L—— 沖裁件周邊長度，用 autocad 軟件查詢得 L= t—— 材料厚度， t=4mm ? —— 材料抗剪強度，查 文獻【 3】 p38 表 23 查得 20鋼的抗剪強度 τ =300 MPa K—— 系數(shù)， 考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)。一 般常取 K=。 所以， 2 3 0 K N30049 4 5 ?????? ?KLF 推件力的計算 由于影響推件力的因素主要有材料的力學性能、材料厚度、模具間隙、凸凹模表明粗糙度、零件形狀和尺寸以及潤滑情況等。要準確計算這些力是很困難，實際生產(chǎn)中常有經(jīng)驗公式 文獻【 2】 p52 進行計算 ，但實際生產(chǎn)時，凹模孔口中會同時卡有好幾個工件，所以計算推件力時應該考慮工件的數(shù)目， 式中 F—— 沖裁力， F=230KN； n—— 工件數(shù)目， 由 文獻【 3】 p101 表 42得，根 據(jù)材料厚度取凹模刃口直壁高度 h≥ 8mm，為了修模時能保證模具仍有足夠的強度，必須留有一定的富余量，所以取直壁高度 h=8+4=12 mm,故留在凹模內(nèi)的沖件數(shù)： n=h/t=12/4=3 —— 系數(shù)，查 文獻【 2】 p52 表 22，取 所以 ， FKF 推推 ??推K推KKNnFKF 3 030 4 ????? 推推第四章 沖壓力計算及確定壓力 20 總沖壓力 因采用剛性卸料裝置和下出料方式的沖裁模，所以總壓力為 因此可以初步選定壓力機的型號為 J2140。 確定壓力中心 壓力中心是指沖壓力合力的作用點。模具的壓 力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線重合。否則滑塊就會受到偏心載荷而導致滑塊導軌和模具的不正常磨損，降低模具壽命甚至損壞模具。因此壓力中心的確定是非常有必要的。 對于圖 21 所示零件，由于其形狀比較復雜，要根據(jù)合力對某軸之力矩之和的力學原理求得。如圖 41所示 。 圖 41 壓力中心 （ 1）先選定坐標軸 x和 y （ 2）將工件周邊分成若干段簡單的直線和圓弧段，求出各段壓力中心的坐標尺寸。 l 1 =31 x 1 = y 1 = l 2 =9 x 2 = y 2 = l 3 = x 3 = y 3 = l 4 = x 4 = y 4 =14 l 5 = x 5 = y 5 = l 6 = x 6 = y 6 = l 7 =5 x 7 = y 7 = KNFFF 6 3 0 ????? 推沖總四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 l 8 = x 8 = y 8 = （ 3）計算壓力中心 A的坐標位置： 計算出 C點的坐標如圖 41 表示。 8218822110 ????? ??? lll xlxlxlx ?? ?? 8218822110 ??????? ??? lll ylylyly ?? ??第五章 模具刃口尺寸計算 22 第 五 章 模具刃口尺寸 計算 凸模和凹模工作部分尺寸直接決定了沖裁件的尺寸和間隙大小，是模 具上最重要的尺寸。一般來說，凸模和凹模工作部分尺寸計算的原則如下： ，落料件的尺寸是由凹模決定的，因此應以落料件凹模為設計基準。沖孔件的尺寸是由凸模決定的，因此應以沖孔件凹模為設計基準。 。凹模磨損后會增大落料件的尺寸，凸模磨損后會減小沖孔件的尺寸。為了提高模具壽命，在制造新模具時應把凹模尺寸做得趨向于落料件的最小極限尺寸，把凸模尺寸做得趨向于沖孔件的最大極限尺寸。 ，對于落料件，凹模是設計基準，間隙應由減少凸模尺寸在取得；對于沖孔件， 凸模是設計基準，間隙應由增大凹模尺寸來取得。由于間隙在模具磨損后會增大，所以在設計凸模和凹模時取得初始間隙的最小值 Zmin 。 。而偏差值應按入體方向標注。 。模具制造有兩種加工方法：分別加工法和單配加工法。分別加工法主要用于沖裁件的形狀簡單、間隙較大的模具或用精密設備加工凸模和凹模的模具。單配加工法則多用于沖裁件的形狀復雜、料薄、間隙小的模具。 對于圖 21所示零件， 因 料較厚，形 狀較復雜，采用單配加工的方法制造，工藝比較簡單，并且還可以放大基準件的制造公差，（一般可取沖件公差的 1/4），使制造容易。 確定制件尺寸公差 通常沖裁件的精度不是很高一般情況 IT1 IT1 IT14 或者更低精度， 由于制件沒有標注尺寸公差確定為 IT13 級，查文獻（ 4） p104 表 91 尺寸公差表示如圖 51： 圖 51 制件公差 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 23 計算落料凸凹模刃口尺寸 通常沖裁件都不是規(guī)則的圓柱直壁，基本上時呈錐臺形狀，在制造凸、凹模是通?？戳慵r落料件還是沖孔件來確定模具制造的基準件，然后保 證一個合理間隙配做另一模具。 制造時按沖裁件向實體方向收縮原則， 落料 件的大端尺寸等于凹模尺寸，所以 落料 件應以凹模為基準件，然后配做凸模。使用過程中凹模磨損后刃口尺寸的大小有增大、減小、不變?nèi)N情況。如圖 51不加括號尺寸 A1A5 是凹模磨損后變大尺寸， C1C2 是凹模磨損后尺寸不變尺寸。 （ 1）磨損后尺寸變大 由 文獻【 2】 p64 查下表 51 表 51 系數(shù) x 材料厚度 )(mmt 非圓形 圓形 1 工件公差 )(mm? 1? ? ~ ? ? ? 2~1 ? ~ ? ? ? 4~2 ? ~ ? ? ? 4? ? ~ ? ? ? 查得： 由 文獻【 2】 p63 查下表 52 表 52 規(guī)則形狀沖裁時凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模偏差 p? 凹模偏差 d? 基本尺寸 凸模偏差 p? 凹模偏差 d? 18? 260~180? 30~18? 360~260? 80~30? 500~360? 120~80? 500? 180~120? 查得制造公差 , ?? ??dp 由 文獻【 2】 p58 表 25 查得 mmmm ZZ 8 8 ,6 4 m a xm in ?? 由上面查得數(shù)據(jù)滿足如下條件 ,1,1 54321 ????? xxxxx第五章 模具刃口尺寸計算 24 ZZdp m inm a x ????? 由 文獻【 2】 p64 公式 211 計算凹模刃口尺寸如下 （ 2）磨損后尺寸不變 由 文獻【 2】 p64 公式 215 2/?dd CC ??計算凹模刃口尺寸如下 ????? mmC d ????? mmC d （ 3）凸模尺寸 由 文獻【 2】 p62 公式 27 計算凸模尺寸如下 計算 沖孔凸凹模刃口尺寸 通常沖裁件都不是規(guī)則的圓柱直壁，基本上時呈錐臺形狀，在制造凸、凹模是通?？戳慵r落料件還是沖孔件來確定模具制造的基準件，然后保證一個合理間隙配做另一模具。制造時按沖裁件向實體方向收縮原則，沖孔件的小端尺寸等于凸模尺寸，所以 沖孔應以凸模為基準件，然后配做凹模。 使用過程中凸模磨損后，刃口尺寸的 變化有增大、減小、不變?nèi)N情況，如圖 51加括號尺寸 A1,A2 是凸模磨損后變小尺寸。 （ 1）凸模尺寸 由 文獻【 2】 p63 表 210 如圖 53， 查得制造公差 , ?? ??dp 由 文獻【 2】 p58 表 25 查得 mmmm ZZ 8 8 ,6 4 m a xm in ?? 由上面查得數(shù)據(jù)滿足如下條件 ? ??? ?? xAA dd ?0? ? mmmmA d 0 2 2 ?? ?? ??? ? mmmmA d 0 2 2 ?? ?? ??? ?mmmmA d ?? ?? ??? ?mmmmA d ?? ?? ??? ? mmmmA d ?? ?? ??? ?ZDD d Pp m in 0? ?? ?? ? mmmmA p ?? ?? ?? ? mmmmA p ?? ?? ?? ? mmmmA p ?? ?? ?? ? mmmmA p ?? ?? ?? ? mmmmA p ?? ?? ?mmC p ??mmC p ??四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 由 文獻【 2】 p64 表 211 如圖 52 查得 由 文獻【 2】 p65 公式 216 得 （ 2）凹模尺寸 由 文獻【 2】 p63 公式 29 計算凹模尺寸如下 棘塊凸凹模尺寸公差標注 如圖 54 和 55 圖 52 凸 模刃口尺寸公差 圖 53 凹模刃口尺寸公差 , 21 ?? xx? ??? ?? xAA Pp 0?? ?mmmmA p 0 ?? ?? ??? ? mmmmA p 0 0 2 0 2 ?? ?? ??ZZdp m inm a x ?????? ?Zdd p dd min 0? ?? ?? ? mmmmA d