【導(dǎo)讀】裝備，占有著越來(lái)越重要的地位。在這樣的發(fā)展形式下選擇模具設(shè)計(jì)這樣。一個(gè)有意義的是一次非常重要的鍛煉機(jī)會(huì)。沖壓是機(jī)械制造中先進(jìn)的加工。離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。在對(duì)產(chǎn)品工藝運(yùn)動(dòng)作分析時(shí)，應(yīng)主要考慮其必要性、時(shí)間性、可。行性，還應(yīng)具有創(chuàng)造性。必要性是指運(yùn)用基本運(yùn)動(dòng)原理判斷需要那些運(yùn)動(dòng)。提高設(shè)計(jì)水平和保證沖壓件品質(zhì)具有重要意義。第二部分，進(jìn)行沖裁工藝力的計(jì)算和沖裁模工作部分的設(shè)計(jì)。最后對(duì)主要零部件的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件的選。通過(guò)前面的設(shè)計(jì)方案畫出模具各零件圖和裝配圖再結(jié)合現(xiàn)今模。產(chǎn)中，使模具更具有實(shí)用性。本次設(shè)計(jì)闡述了沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程。

　　

【正文】 有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，自行車，縫紉機(jī)，手表里有 80%是沖壓件；電視機(jī)，收錄機(jī)，攝像機(jī)里有 90%是沖壓件；還有食品金屬罐殼，鋼精鍋爐，搪瓷盆碗及不銹鋼餐具，全都是使用模具的沖壓加工產(chǎn)品；就連電腦的硬件中也缺少不了沖壓件。 但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時(shí)一個(gè)復(fù)雜零件需要數(shù)套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集形產(chǎn)品。所以，只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大的情況下，沖壓加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益的。 [當(dāng)然 ，沖壓加工也存在著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在沖壓加工時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)兩種公害，而且操作者的安全事故時(shí)有發(fā)生。不過(guò)，這些問(wèn)題并不完全是由于沖壓加工工藝及模具本身帶來(lái)的，而主要是由于傳統(tǒng)的沖壓設(shè)備及落后的手工操作造成的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的進(jìn)步，這些問(wèn)題一定會(huì)盡快二完善的得到解決。 沖壓的主要工序 由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產(chǎn)中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來(lái)，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序 是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成 19 形工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。 上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。 在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)沖壓件的生產(chǎn)批量較大、尺寸較少而公差要求較小時(shí)，若用分散的單一工序來(lái)沖壓是不經(jīng)濟(jì)甚至難于達(dá)到要求。這時(shí)在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內(nèi)完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復(fù)合 級(jí)進(jìn)和復(fù)合 級(jí)進(jìn)三種組合方式。 復(fù)合沖壓 —— 在壓力機(jī)的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時(shí)完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。 級(jí)進(jìn)沖壓 —— 在壓力機(jī)上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。 復(fù)合 級(jí)進(jìn) —— 在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。 沖模的結(jié)構(gòu)類型也很多。通常按工序性質(zhì)可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復(fù)合模和級(jí)進(jìn)模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分 組成，上模被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)或墊板上，是沖模的固定部分。工作時(shí)，坯料在下模面上通過(guò)定位零件定位，壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上?；厣龝r(shí)，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來(lái)，以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。 沖壓件的精度 采用普通的模具進(jìn)行沖壓時(shí)，沖壓件一般能達(dá)到的尺寸精度為 沖裁 IT11— IT12 20 光潔沖裁 IT9— IT11 精密沖裁 IT6— IT8 整修 IT6— IT7 沖孔 IT11 壓彎 IT11— IT12 筒形拉深件的高度 IT11— IT12 帶凸緣拉深件的高度 IT9— IT11 拉深件的直徑 IT9— IT11 拉深件的厚度 IT11— IT12 冷擠壓 IT9 立體成型（敞開 式模具） IT12— IT13 （封閉式模具） 軸向尺寸 IT10— IT11 徑向尺寸 IT7— IT8 沖壓材料及其沖壓成形性能 沖壓成形加工方法與其它加工方法一樣，都是以自身性能作為加工依據(jù)，材料實(shí)施沖壓成形加工必須有好的沖壓成形性能。 材料的沖壓成形性能 材料對(duì)各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力稱為材料的沖壓成形性能。材料的沖壓性能好，就是指其便于沖壓加工，一次沖壓工序的極限變形程度和總的極限變形程度大，生產(chǎn)率高，容易得到高質(zhì)量的沖壓件，模具壽命長(zhǎng)等。由 此可見(jiàn)，沖壓成形性能是一個(gè)綜合性的概念，它涉及的因素很多，但就其主要內(nèi)容來(lái)看，有兩方面：一是成形極限，二是成形質(zhì)量。 （ 1）成形極限 在沖壓成形過(guò)程中，材料能達(dá)到的最大變形程度稱為成形極限。對(duì)于不同的成形工藝， 成形極限是采用不同的極限變形系數(shù)來(lái) 21 表示的。 由于大多數(shù)沖壓成形都是在板厚方向上的應(yīng)力數(shù)值近似為零的平面應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的，因此，不難分析：在變形坯料的內(nèi)部，凡是受到過(guò)大拉應(yīng)力作用的區(qū)域，就會(huì)使坯料局部嚴(yán)重變薄，甚至拉裂而使沖件報(bào)廢；凡是受到過(guò)大壓應(yīng)力作用的區(qū)域，若超過(guò)了臨界應(yīng)力就會(huì)使坯料喪失穩(wěn) 定而起皺。因此，從材料方面來(lái)看，為了提高成形極限，就必須提高材料的塑性指標(biāo)和增強(qiáng)抗拉、抗壓能力。 沖壓材料 (1)對(duì)沖壓材料的要求 沖壓所用的材料，不僅要滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)要求， 還應(yīng)當(dāng)滿足沖壓工藝的要求和沖壓后繼的加工要求（如切削加工、焊接、電鍍等）。沖壓工藝對(duì)材料的基本要求主要是： ①對(duì)沖壓成形性能的要求 為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高，材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能。 而沖壓成形性能與材料的機(jī)械性能密切相關(guān)，通常要求材料應(yīng)具有：良好的塑性，屈強(qiáng)比小， 彈性模量高， 板厚方向性系數(shù)大，板平面方向性系數(shù)小。 ②對(duì)材料厚度公差的要求 材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐欢ǖ哪＞唛g隙適用于一定厚度的材料， 材料厚度公差太大，不僅直接影響制件的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致模具和沖床的損壞。 ③對(duì)表面質(zhì)量的要求 材料的表面應(yīng)光潔平整，無(wú)分層和機(jī)械性質(zhì)的損傷，無(wú)銹斑、氧化皮及其它附著物。 表面質(zhì)量好的材料，沖壓時(shí)不易破裂，不易擦傷模具，工件表面質(zhì)量好。 (2)常用沖壓材料 22 沖壓用材料的形狀有各種規(guī)格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大， 一般用于大型零件的沖壓，對(duì)于中小型零件 ，多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用。帶料（又稱卷料）有各種規(guī)格的寬度，展開長(zhǎng)度可達(dá)幾千米，適用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料， 材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng)。塊料只用于少數(shù)鋼號(hào)和價(jià)錢昂貴的有色金屬的沖壓。 關(guān)于各類材料的牌號(hào)、規(guī)格和性能，可查閱有關(guān)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)。 第 4 章 模具的設(shè)計(jì)過(guò)程 沖壓工藝分析 材料 。 該沖裁件的材料 是 Q235 普通碳素鋼 且為軟性 力學(xué)性能為：抗剪強(qiáng)度235MPa ,抗拉強(qiáng)度 400MPa，斷后伸展率為 25%。因此，該材料具有較高的彈性和良好的塑性，沖裁結(jié)構(gòu)性較好。 零件結(jié)構(gòu) 零件結(jié)構(gòu) 該零件 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單， 形狀對(duì)稱，尺寸較小，孔徑 Ф 32 ? ＞ ,因此 一次沖壓成形即可完成 。 23 尺寸精度 零件的尺寸公差 按 IT14 確定工件尺寸的公差 ， 根據(jù)零件內(nèi)、外形尺寸標(biāo)注公差，孔心距公差為 IT11 級(jí)，查公差表得： 外形尺寸：直徑 mm ； 內(nèi)形尺寸：直徑 320mm 結(jié)論：適合沖裁 并無(wú)其他特殊要求，因此， 利用普通沖裁 的方式就可以滿足零件的圖樣要求 結(jié)論 ： 由以上可以看出，該零件的工藝性較好，可以沖裁加工 。 工藝方案的分析 該零件包括落料及沖孔兩個(gè)基本工序可以采用一下兩種工藝方案 方案一 落料 成形 沖邊孔 沖六孔 沖大孔 ，采用單工序沖裁。 方案二 落料 沖邊孔 成形 沖六孔 沖大孔 ，采用單工序沖裁。 方案三 落料 成形 沖邊孔 沖六孔 沖大孔，采用復(fù)合模具沖裁。 影響 前兩種方案 加工順序的關(guān)鍵在于零件的變形量，如果零件的變形量超過(guò) 1mm 即采用方案二，否則為方案一 ， 單工序模具 結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) （ 1）模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造周期短，加工成本低； （ 2）模具通用性好，不受沖壓件尺寸的限制即適合于中小型沖壓的生產(chǎn)；也適合于一些外形尺寸較大、厚度較厚的沖壓件的生產(chǎn)。 方案三中 復(fù)合模具結(jié)構(gòu) 有以下 的缺點(diǎn) ： （ 1）凸凹模璧厚不能太?。ㄍ庑闻c內(nèi)形、內(nèi)形與內(nèi)形），以免影響強(qiáng)度。 （ 2）凸凹模刃磨有時(shí)不方便。 所以 方案三由于制件料厚不適合一次沖裁完成所有工序， 故最終方案在方案一和方案二中選擇， 經(jīng)計(jì)算得零件的變形量超過(guò) 1mm 故最終選擇方案二。 24 沖壓力與壓力中心計(jì)算 沖壓力分析 (1)從凹模內(nèi) 順沖裁 方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）推出的力稱為 沖孔推件力 (2)從凸模上將工件卸下來(lái)的力稱為 沖孔卸料力 (3) 從凹模內(nèi)向沖裁反方向?qū)⒐ぜɑ驈U料）頂出的力稱為頂件力 沖壓力計(jì)算 （ 1）沖孔力 F=KL39。tτ b= X602 X 10 X 300=2500KN L39。沖孔的周長(zhǎng) （ 2） 卸料力 FX= （ 3）沖孔推件力 FT= （ 4） 總沖壓 力 F∑ =F+ FT+ FX = （ 5）壓力機(jī)的公稱壓力 P0=(～ ) F∑ =2901～ 3429KN 壓力中心的確定 由于所沖壓的零件是規(guī)則圖形故壓力中心在其中心位置。 工作零件刃口尺寸計(jì)算 沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算 沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算，間隙取在凹模上，通過(guò)增加凹模刃口尺寸來(lái)取得間隙 25 刃口尺寸計(jì)算 凸凹 模分別加工時(shí)的尺寸 計(jì)算； Z=2（ th0） tan60=2t（ 1 tho ） tan60=～ 1 zmax= zmin=1 zmax zmin= 查表得 ? 凹 =+ ? 凸 = 查 表得凸 ， 凹模的制造精度低于 IT14 ， 制造精度 為 IT9。 ? 凹 + ? 凸 =＜ zmax 當(dāng)工件為 IT14 以下時(shí) 取 X= △ = 凸模尺寸： d 凸 0()pdx??? ? ?= 2. ooo? 凹模尺寸 ： 0( m in)dd d x Z ??? ? ? ? = ? d— 工件的尺寸 32mm； Zmin— 沖裁模初始雙面間隙最小值 1mm X— 磨損系數(shù) ； ? — 工件公差 ； ? — 凸模凹模的制造公差 ? 凹 =+ ? 凸 =. 零件結(jié)構(gòu)尺寸 凹模 尺寸 （ 1） 凹模厚度： Ｈ＝ 3 F ＝ 3 250000N =63mm （ 2） 凹模壁厚： Ｃ＝（１ .５～２）Ｈ＝（１ .５～２） 63 ＝ ～ 126mm 取 126mm （ 3）故確定凹模板外形 26 沖孔凸模尺寸 凸模長(zhǎng)度： L=h1+h2+h3+h=40+25+40+10=115mm h1— 凸模固定板厚度 。 h2 — 墊板厚度 。 h3— 彈性元件壓縮到最低時(shí)的高度 。 h — 材料厚度 . 沖孔凸模結(jié)構(gòu) 如 圖 所示 27 凸模強(qiáng)度校核 彎曲應(yīng)力校核； Lmax≤ 270Pd ≤ L=115mm＜ 凸模強(qiáng)度校核 dmin ≥ ? ?壓amp。5t= d 凹 ==＞ ,所以凸模強(qiáng)度足夠大。 模 具零件結(jié)構(gòu)尺 各板厚尺寸見(jiàn)表 表 各種板厚 序號(hào) 名稱 直徑 X 厚度 材料 數(shù)量 1 上墊板 Ф 45 1 2 凸模固定板 Ф 45 1 3 卸料版 Ф 428 X25 45 1 4 凹模固定板 Ф 488 X71 45 1 28 凸模固定板 沖模中的固定板，根據(jù)用途不同又主要用于固定凸模的凸模固定板，簡(jiǎn)稱固定板，和用于固定凹模的凹模固定板之分。凸模固定板幾乎所有沖模都有（對(duì)于特別大的凸?？芍苯庸潭ㄔ谏夏Ｗ隙挥霉潭ò澹寄９潭ò宀灰欢扛蹦＞叨夹枰?。 多工位級(jí)進(jìn)模的凸模固定板一般結(jié)構(gòu)上都是必要的，它不僅要安裝許多凸模，還要安裝一些其他零件，如側(cè)刃、導(dǎo)正銷、小導(dǎo)柱、小導(dǎo)套和安全保護(hù)裝置等。這和普通簡(jiǎn)單模具固定板單一用于安裝一、二個(gè)凸模在功能上 是有區(qū)別的；因此，對(duì)于多工位級(jí)進(jìn)模的固定板要求剛性和強(qiáng)度方面更要高些。 多工位級(jí)進(jìn)模一般都是高速下自動(dòng)沖壓生產(chǎn)，要求模具壽命長(zhǎng)、耐用，因此，對(duì)篤定版的厚度要求比普通比普通沖模厚一些之外，為了提高剛性和增加耐磨性，對(duì)凸模經(jīng)常更換不影響配合精度，常常采用 45 鋼或 CrWMn