鎖芯套冷沖壓工藝及級進模設計論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 鎖芯套冷沖壓工藝及級進模設計 </p><p>　　信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)</p

2、><p>　　學 號： 　　　　　　　</p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 　 （職稱：副教授 ）</p><p>　　（職稱： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文

3、）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 鎖芯套冷沖壓工藝及級進模設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p><

4、p>　　班 級： 機械95 </p><p>　　學 號： 0923215 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　沖壓

5、模具的工作原理主要是根據(jù)零件的外形及工藝要求選用合適的凸模和凹模將板料分離或成形而得到所需制件。因為模具主要用于工件的大批量生產(chǎn)，而且模具需要保證沖壓產(chǎn)品的尺寸精度和產(chǎn)品質量，所以要考慮模具的設計能否滿足工件的工藝性，能否加工出合格的零件，以及后來的維修和存放是否合理等。本次設計中不僅要確保設計的模具做出的零件能滿足工作要求、模具要有足夠的使用壽命，還要考慮到它的實際工作環(huán)境和必須完成的設計任務。根據(jù)一系列的分析、設計、查表、計算，最終

6、確定模具的模架采用對角型模架，凸模凹模采用分別加工法，這樣可以采用線切割等數(shù)控設備來一次完成全部的工序加工。卸料方式采用彈性卸料，排樣方式采用有廢料斜排的方式以及采用級進沖壓。</p><p>　　關鍵詞：落料；翻邊；沖孔；級進模</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This is a lock core

7、sleeve plate punching flange, blanking Progressive die mould design. The principle of punching mould is to choose the suitable mould to separate sheet metal to get parts needed according to the shape of the parts and tec

8、hnological requirements . Because the mould major to produce a lot of parts , and mould need to ensure the precision and quality of products, so the design and manufacture of the mould need to consider the mould design c

9、ould meet with the technology of the des</p><p>　　Key words:Blanking ; Flanging ;Punching ; Progressive die</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></

10、p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　目 錄V</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義1</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況1</p><p

11、>　　1.3 本課題應達到的要求1</p><p>　　2 工藝性分析和工藝方案的確定3</p><p><b>　　2.1零件圖3</b></p><p>　　2.2零件的工藝性分析3</p><p>　　2.3模具材料的選用4</p><p>　　2.3.1冷沖模材料的選用要求

12、4</p><p>　　2.3.2材料的選擇原則4</p><p>　　2.4沖裁工藝方案的確定4</p><p><b>　　2.5排樣5</b></p><p>　　2.5.1排樣方法5</p><p>　　2.5.2搭邊值與條料寬度及工位的確定6</p><p

13、><b>　　3 設計計算9</b></p><p>　　3.1 翻邊力的計算9</p><p>　　3.1.1 預沖孔大小的確定9</p><p>　　3.1.2 翻邊系數(shù)9</p><p>　　3.2 沖裁力的計算10</p><p>　　3.3 卸料力、推件力、頂出力的計算

14、11</p><p>　　3.4 沖壓力的計算12</p><p>　　3.5 沖模壓力中心的確定12</p><p>　　3.6 沖壓設備的確定14</p><p><b>　　4 結構設計15</b></p><p>　　4.1凹模凸模設計16</p><p>

15、;　　4.1.1 凸、凹模分別加工時的計算法16</p><p>　　4.1.2 凸、凹模配作加工時的計算方法21</p><p>　　4.2定位方式的選擇24</p><p>　　4.2.1 浮升兩用銷24</p><p>　　4.2.2 引導銷25</p><p>　　4.3卸料、出件方式的選擇27&

16、lt;/p><p>　　4.4 模架及零件27</p><p>　　4.5其余零部件的選擇與尺寸的確定29</p><p>　　5 總結和展望33</p><p><b>　　5.1 結論33</b></p><p>　　5.2 不足之處及未來展望33</p><p>

17、;<b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　參考文獻35</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義</p><p>　　本課題研究對鎖芯套零件的連續(xù)模設計，其中包括沖壓工藝、排樣方案、模具結

18、構分析等方面，通過平時的學習和專業(yè)老師的精心指導以及查閱大量資料，從而進行的模具設計。</p><p>　　首先，要對零件的工藝進行分析，課題的鎖芯套零件的方按，采用先沖孔、再預剪、之后翻邊，最后落料的工藝。其次，是對零件的排樣方按的設定，通過計算，選擇最優(yōu)的排樣方按。之后，則是對沖壓凹凸模的設計計算，合理的沖裁間隙關系著沖裁模的沖裁質量和沖裁模具本身的壽命，也是模具設計中較為重要的一個環(huán)節(jié)。最后是模架和壓力機的

19、選用。</p><p>　　模具是機械工程及其自動化專業(yè)的一個專業(yè)方向，選擇模具方向的畢業(yè)設計題目完全符合本專業(yè)的要求，從應用性方面來說，模具又是生產(chǎn)效率極高的工具之一，能有效保證產(chǎn)品一致性和可更換性，具有很好的發(fā)展前途和應用前景。連續(xù)模在模具中技術含量高，制造、裝配難度大，因此本課題研究連續(xù)模的沖壓工藝、排樣方案、模具結構分析等方面，同時要求學生要有良好的心理素質和仔細認真的作風，對學生也是一次很好的鍛煉機會。

20、</p><p>　　1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況</p><p>　　隨著電子、信息等高新技術的不斷發(fā)展，模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。模具CAD/CAE/CAM技術是模具設計、制造技術的發(fā)展方向，模具和工件的檢測數(shù)字、模具軟件功能集成化、模具設計、分析及制造的三維化、模具產(chǎn)業(yè)的逆向工程以及模具軟件應用的網(wǎng)絡化是主趨勢。</p><

21、p>　　模具發(fā)展日新月異，今后其發(fā)展趨勢大致包括以下方面：</p><p>　　1.發(fā)展高效模具 對于大批量生產(chǎn)用模具，應向高效率發(fā)展。如為了適應當前高速壓力機的使用，應發(fā)展多工位級進模以提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　2.發(fā)展簡易模具 對于小批量生產(chǎn)用模具，為降低成本，縮短模具制造周期，盡量發(fā)展薄板沖模，鋅合金、低熔點合金，環(huán)氧樹脂等簡易模。</p><p&

22、gt;　　3.發(fā)展多功能模具 為了提高效率和保證制品的質量，要采用多工位級進模及具有組合功能的雙色，多色塑料注射模等。</p><p>　　4.發(fā)展高壽命模具 高效率必然需要高壽命，為了達到高壽命，除模具本身結構優(yōu)化外，還要對材料的選用和熱處理，表面強化技術予以開發(fā)和創(chuàng)新。</p><p>　　5.發(fā)展高精度模具 要實現(xiàn)模具的高精度，在模具的設計與加工中必然要使用高精度加工設備和高技術加工

23、工藝。要進一步發(fā)展數(shù)控機床和加工中心的使用，要發(fā)展CAD/CAE/CIM等高新技術。</p><p>　　目前，我國的模具工業(yè)與國外發(fā)達國家相比，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術的普及度不高，許多先進技術應用還不夠廣泛，特別是在大型，精密，復雜和長壽命模具技術上存在著明顯的差距。</p><p>　　1.3 本課題應達到的要求</p>&

24、lt;p>　　綜合應用各種所學的專業(yè)知識，在規(guī)定的時間內(nèi)對產(chǎn)品進行冷沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，并完成整副模具設計、數(shù)據(jù)計算和圖紙（所有圖紙折合A0不少于2.5張）繪制，具體內(nèi)容如下：</p><p>　　1．完成模具裝配圖：1張（A0或A1）； </p><p>　　2．零件圖：主要是非標準件零件圖（不少于5張）；

25、 </p><p>　　3．冷沖壓工藝卡片：1張 ； </p><p>　　4．設計說明書：1份（15000字以上，其中參考文獻不少于10篇，外文不少于5篇）； </p><p>　　5．翻譯8000以上外文

26、印刷字符，折合中文字數(shù)約5000字的有關技術資料或專業(yè)文獻，內(nèi)容要盡量結合課題。</p><p>　　2 工藝性分析和工藝方案的確定</p><p><b>　　2.1 零件圖</b></p><p>　　工件名稱 ：鎖芯套</p><p>　　生產(chǎn)批量 ：大批量</p><p>　　材

27、 料 ：08F，厚0.5mm</p><p><b>　　圖2.1 零件圖</b></p><p>　　2.2 零件的工藝性分析</p><p>　　此零件的外形、兩個的和一個的孔可通過落料，沖孔加工出來。中間帶有凸臺的孔可用兩種方法沖壓：一種是先拉深，然后從底部沖孔。此種方法在進行拉伸時，圓錐部位的材料一部分是從底面流動而來，另一部分是從主

28、板上流動而來，而后者若材料流動留有余量，就要增加工件排樣的步距，從而增加材料的消耗。第二種方法是先沖孔再沖壓，此則屬于翻邊工序，翻邊時材料流動的特點是預孔周圍的材料沿著圓周方向伸長，使材料變薄，而徑向材料長度幾乎不變，因而不會引起主板上的材料流動，排樣時按正規(guī)沖裁設計的搭邊值即可，可以節(jié)省材料，因此采用第二種方法。 </p><p>　　沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性，在一般情況下，對沖壓件工藝性影

29、響最大的是幾何形狀尺寸和精度要求，沖裁件的形狀應能符合材料合理排樣，減少廢料。下面是沖壓需滿足的工件的工藝性：</p><p>　?。?）沖裁各直線或曲線的連接處，宜有適當圓角；</p><p>　?。?）沖裁件凸出或凹入部分寬度不宜太小，并應避免過長的懸臂與窄槽；</p><p>　?。?）腰圓形件，圓弧半徑應大于料寬的一半，及能采用少廢料排樣，如圓弧半徑等于工

30、件寬度一半，就不能采用少廢料排樣，否則會有臺肩產(chǎn)生；</p><p>　　（4）沖孔時，由于受到凸模強度的限制，孔的尺寸不宜過??；</p><p>　?。?）沖裁件的孔與孔之間，孔與邊緣之間的距離不宜太短。</p><p>　　2.3 模具材料的選用</p><p>　　2.3.1 冷沖模材料的選用要求</p><p>

31、;　　冷沖模包括沖裁模、彎曲模、拉深模、成形模和冷擠壓模等。冷沖模在工作中承受沖擊、拉深、壓縮彎曲、疲勞磨擦等機械的作用。模具常常發(fā)生脆斷、堆塌、磨損、啃傷和軟化等形成的失效。因此，作為冷沖模主要材料的鋼材，應具有的性能有：</p><p>　?。?）應具有較高的變形抗力。主要抗力指標包括淬火、回火抗壓強度、抗彎強度等。其中硬度是模具重要的抗力指標，高的硬度是保持模具耐磨性的必要條件。工作零件熱處理后的硬度達到6

32、0HRC才能保證模具具有較高的抗變形能力。</p><p>　?。?）應具有較高的斷裂抗力。主要抗力指標有材料的抗沖擊性能、抗壓強度、抗彎強度。沖擊載荷下抵抗模具產(chǎn)生裂紋的能力，也是作為防止斷裂的一個重要依據(jù)。一般情況下，韌性越高的材料斷裂抗力越大，而材料基體中碳含量越高沖擊韌性越高，所以載荷較大的冷沖鐓、易受偏心彎曲載荷的剪切模、細長凸模或有應力集中的模具，都需要有較高的韌性，基體中含碳量要高。</p&g

33、t;<p>　?。?） 應具有較高的耐磨性和抗疲勞性能。模具在交變應力條件下易產(chǎn)生疲勞破壞，表面易形成刮痕凹槽等，因此對于在一定條件下工作的模具鋼，為了提高耐磨性和抗疲勞性能，需要在硬度高的基體上均勻分布大量細小的碳化物。</p><p>　?。?） 應具有較好的冷、熱加工工藝性。鋼材的加工性能包括可鍛性、可加工性、淬透性、淬硬性、脫碳敏感性和較小變形傾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止熱處理后

34、變形等。</p><p>　　2.3.2 材料的選擇原則</p><p>　?。?）鋼材的失效是影響模具壽命的主要因素。要針對模具的失效形式選用鋼材：</p><p>　　為防模具開裂，要選用韌性好的材料；</p><p>　　為防磨損，應選用合金元素高的材料；</p><p>　　對于大型沖模應選用淬透性好的材料；&

35、lt;/p><p>　　為保持鋼材硬度，要選用耐回火性高的含鉻、鉬合金鋼；</p><p>　　為防熱處理變形，對于形狀復雜的零件應選用含碳量高、淬透性好的合金材料。</p><p>　?。?）要根據(jù)制品批量大小選用材料。對于制品批量大的模具，一般采用優(yōu)質合金鋼，而批量小的模具則采用碳素鋼，以降低成本。本模具用于制品的大批量生產(chǎn)，所以選用優(yōu)質合金鋼。</p>

36、<p>　?。?）要根據(jù)沖模零件的作用選擇。凸模凹?？刹捎糜猩饘倩蚝谏饘?，而對于支撐板、卸料零件、導向件應選用一般鋼材。最終選擇凸模凹模用9SiGr，支撐板、卸料零件、導向件等用45#。</p><p>　　2.4 沖裁工藝方案的確定</p><p>　　該零件的加工包括沖孔、翻邊、落料三個工序，有以下三種工藝方案：</p><p>　　（1）先沖

37、孔，后翻邊和落料，采用單工序模生產(chǎn)；</p><p>　　（2）先沖孔翻邊后落料復合沖壓，采用復合模生產(chǎn)；</p><p>　　（3）沖孔翻邊落料級進沖壓，采用級進模生產(chǎn)。</p><p>　　根據(jù)零件的特點，經(jīng)過對模具的分析可知采用級進模生產(chǎn)比較合適，工作效率也高。</p><p><b>　　2.5 排樣</b>&l

38、t;/p><p>　　2.5.1 排樣方法</p><p>　　目前，在我國沖壓生產(chǎn)中，沖裁件的坯料形狀多數(shù)是條料和帶料，而條料多數(shù)是由大張板料裁剪而成的。合理的排樣對提高材料的利用率，降低材料的消耗，提高沖裁件的精度和蟲牙模具的壽命有著極大的影響。</p><p>　　常用的排樣方法有三種：</p><p>　?。?）有廢料排樣：沿工件全部外形

39、沖裁，在沖件周邊都留有搭邊因此材料利用率低，但沖件尺寸完全由沖模來保證，因此精度高，模具壽命也高，生產(chǎn)中絕大多數(shù)沖裁件都是采用有廢料排樣。</p><p>　?。?）少廢料排樣：沿著工件部分外形切斷或沖裁，只在沖件之間或沖件與條料側邊之間留有搭邊。因受剪裁條料質量和定位誤差的影響，其沖件質量稍差，同時邊緣毛刺被凸模帶入間隙也影響模具壽命，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。</p><p>　

40、?。?）無廢料排樣：沿直線或曲線切斷條料而獲得沖件，無任何搭邊。沖件的質量和模具壽命更差一些，但材料利用率最高，勞動生產(chǎn)率也高。</p><p>　　少廢料、無廢料排樣的缺點是工件質量差，模具壽命不高，但這兩種排樣可以節(jié)省材料，還有簡化模具結構、降低沖裁力和提高生產(chǎn)率等優(yōu)點，并且工件須具有一定的形狀才能采用。上述三類排樣方法，按工件的外形特征主要分為直排、斜排、直對排、斜對排、混合排、多行排等形式。</p&

41、gt;<p>　　圖2-2為此制件的三種排樣方案，現(xiàn)就這三種方案進行比較分析：方案Ⅰ為斜排，方案Ⅱ為直排，方案Ⅲ為對排。三種方案從制件精度、沖模結構及模具壽命相比都差不多，但從材料利用率考慮，方案Ⅲ的材料利用率最高，方按Ⅰ次之，方案Ⅱ的材料利用率最差。但方按Ⅲ沖裁時材料需要調頭，較為麻煩。綜合考慮，方案Ⅰ為最合理的排樣方案。根據(jù)以上分析，最終確定采用有廢料斜排的方式。</p><p><b&g

42、t;　　圖2.2 排樣方案</b></p><p>　　2.5.2 搭邊值與條料寬度及工位的確定 </p><p>　?。?）搭邊值的確定 </p><p>　　排樣時沖裁件之間以及沖裁件與條料側邊之間留下的工藝廢料叫搭邊。搭邊的作用一是補償定位誤差和剪板誤差，確保沖出合格零件；二是增加條料剛度，方便條料送進，提高勞動生產(chǎn)率，同時，搭邊還可以避免沖裁時條

43、料邊緣的毛刺被拉人模具間隙，從而提高模具壽命。 </p><p>　　搭邊值對沖裁過程及沖裁件質量有很大的影響，因此一定要合理確定搭邊數(shù)值。搭邊過大，材料利用率低；搭邊過小時，搭邊的強度和剛度不夠，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖裁件毛刺，有時甚至單邊拉入模具間隙，造成沖裁力不均，損壞模具刃口。根據(jù)生產(chǎn)的統(tǒng)計，正常搭邊比無搭邊沖裁時的模具壽命高50％以上。</p><p>　　搭邊

44、值是由經(jīng)驗確定的，查表2-1可得排樣時選用的最小搭邊值： </p><p>　　(為工件與工件搭邊，為工件與條料邊緣之間的搭邊) [1]</p><p>　　表2-1 最小搭邊值經(jīng)驗表</p><p>　?。?）條料寬度的確定 </p><p>　　在排樣方式和搭邊值確定之后，就可以確定條料的寬度。</p><p&

45、gt;　　零件精度要求不高，為了簡化模具，采用無測壓裝置，由表2-2，查得條料與導料板間間隙最小值為。</p><p>　　表2-2 導料板與條料之間的最小間隙Zmin</p><p><b>　　條料寬度B：</b></p><p>　　式子 B——條料寬度尺寸(mm) </p><p>　　D——工件在條料寬度方向上

46、的尺寸(mm)</p><p>　　——工件與條料邊緣之間的搭邊值(mm)</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p>　　導料板之間的距離A：</p><p>　　圖2.3 料寬步距圖</p><p><b>　　（3）步距的確定 </b></p&

47、gt;<p><b>　　步距</b></p><p>　　式子 S——步距(mm)</p><p>　　D——工件在送料方向上的尺寸(mm)</p><p>　　——工件與工件之間的搭邊值(mm)</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p>

48、;　?。?）零件加工工位的確定</p><p>　　零件加工分為5個工位，如圖2-4：</p><p><b>　　第一工位：沖2個孔</b></p><p>　　第二工位：沖1個孔和翻邊預沖工藝孔</p><p>　　第三工位：部分落料</p><p><b>　　第四工位：翻邊&l

49、t;/b></p><p>　　第五工位：最后落料，工件從底孔中漏出。</p><p>　　圖2.4 加工工位圖</p><p>　　由以上分析可知，該模具的動作過程為：先沖出翻邊時用的工藝孔和3個沖裁孔，然后預剪，之后是翻邊，最后完全落料。原因是翻邊時的拉扯力會導致相臨工件變形，預剪以減少工件變形。模具的動作需要在不同的工位上完成，所以模具的定位要絕對正確，

50、才能沖制出合格的產(chǎn)品。</p><p><b>　　3 設計計算</b></p><p>　　3.1 翻邊力的計算</p><p>　　翻邊的計算有：1.計算翻邊前的毛坯孔徑；2.變形程度計算；3.翻邊力的計算。根據(jù)工件圖計算翻邊前毛坯孔徑，稱為底孔孔徑，底孔周邊材料在翻邊時材料沒有徑向流動。</p><p>　　3.1

51、.1 預沖孔大小的確定</p><p><b>　　圖3.1 翻邊圖</b></p><p>　　毛坯的計算 （如圖3-1）[2]</p><p><b>　　預沖孔直徑： </b></p><p><b>　　這里取孔的直徑為</b></p><p>

52、<b>　　翻邊后的厚度：</b></p><p><b>　　這里取</b></p><p>　　翻邊后直邊的平均直徑：</p><p><b>　　這里取</b></p><p>　　3.1.2 翻邊系數(shù) </p><p><b>　?。?/p>

53、3.1）</b></p><p><b>　　式中K——系數(shù)</b></p><p><b>　　d——預沖孔直徑</b></p><p>　　D——翻邊后直邊的平均直徑</p><p>　　K值愈大，變形程度愈?。篕值愈小，變形程度愈大。</p><p><

54、;b>　　由公式(3.1）得</b></p><p>　　根據(jù)表3-1，符合要求</p><p>　　表3-1 低碳鋼的極限翻孔系數(shù)</p><p>　　表3-2 材料力學性能</p><p>　　3.1.3 翻邊力的計算采用以下公式：</p><p><b>　　(3.2)</b&

55、gt;</p><p>　　式中 F——翻邊里，單位為N</p><p>　　——材料的屈服強度，單位為Mpa</p><p>　　D——翻邊直徑，單位為mm</p><p>　　d——毛坯的預沖孔，單位為mm</p><p>　　t——毛坯厚度，單位為mm</p><p>　　由公式(3.2)

56、得：</p><p>　　3.2 沖裁力的計算</p><p>　　該模具采用平刃口模具進行沖裁，其理論沖裁力F（N）可按下式計算：</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p><b>　　式中：K——系數(shù)</b></p><p>　　L——沖裁件周長mm

57、</p><p><b>　　t——材料厚度mm</b></p><p>　　——材料抗剪強度Mpa</p><p>　　選擇設備時，需要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，所以一般取。因為在該模具中需要沖壓的部位主要有外形，兩個直徑為1.5的孔、直徑為4的孔、直徑為8.2的孔和直徑為4.7的工藝孔，計算其周長分別為

58、：、、、、。 材料厚度。材料抗剪強度</p><p>　　由公式(3.3)得：</p><p><b>　　沖裁力： </b></p><p>　　3.3 卸料力、推件力、頂出力的計算</p><p>　　在沖裁過程結束后，由于材料的彈性恢復，會使沖孔件箍在沖孔頭上，落料件卡在凹模洞口內(nèi)，為了使沖裁工作能夠順利，連續(xù)的進

59、行下去，在沖裁過程完成以后，必須迅速的由卸料機構和頂出機構完成卸料推件（或頂件）工作，由于卸料推件（或頂件）會使 沖壓設備負荷增加，因此在選擇沖床噸位和設計沖模的卸料機構及頂出機構之前，先要計算出卸料力，推件力和頂件力。</p><p>　　卸料力是將箍在凸模上的板料卸下時所需要的力；推件力是將落料件順著沖裁凹模洞口推出時所需的力；頂件力是將落料件逆著沖裁方向頂出凹模刃口時所需的力，如下圖</p>

60、<p>　　圖3.2 卸料力、推件力、頂件力示意圖</p><p>　　由于影響卸料力、推件力和頂件力的因素很復雜，所以實際上都是采用經(jīng)驗公式來計算。</p><p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中, 、、------分別為卸料力、推件力和頂件力，K為系數(shù),其值見下表3-2</p><p&

61、gt;　　P------沖裁力</p><p>　　n------同時卡在凹模洞口內(nèi)的落料件數(shù)，，H為凹模刃壁垂直部分高度，t為料厚，這里采用錐形洞口，因無落料件卡在洞口內(nèi)，故不計推件力。</p><p><b>　　表3-3 材料系數(shù)</b></p><p><b>　　由表查得， </b></p><

62、;p>　　由公式（3.4）得：</p><p>　　3.4 沖壓力的計算</p><p>　　模具采用彈性卸料裝置和彈性頂件裝置沖裁，沖床要同時克服卸料裝置和頂件裝置的彈力和沖裁力及翻邊力；故沖壓力按下式計算：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中：——沖床應具有的最小沖壓力&l

63、t;/p><p><b>　　P——沖裁力</b></p><p>　　和 ——分別為卸料力，頂件力</p><p><b>　　F——翻邊力</b></p><p>　　由公式（3.5）得：</p><p><b>　　沖壓力</b></p>

64、<p>　　3.5 沖模壓力中心的確定</p><p>　　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(wěn)地工作，必須使沖模的壓力中心與壓力機滑塊中心重合，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將會承受偏心載荷，使滑塊導軌和沖模導向部分產(chǎn)生不正常磨損，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，

65、設計沖模時，應正確計算出沖裁時的壓力中心，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。</p><p>　　對于形狀復雜的沖裁件，可先將組成圖形的輪廓劃分為若干簡單的直線段及圓弧段，分別計算其沖裁力，這些即為分力，由各分力之和算出合力。然后任意選定直角坐標軸XY，并算出各線段的壓力中心至X

66、軸和Y軸的距離。最后根據(jù)“合力對某軸之矩等于各分力對同軸力矩之和”的力學原理，即可求出壓力中心坐標。</p><p>　　由于線段的沖裁力與線段的長度成正比，所以可以用各線段的長度、、、……、代替公式中各線段的沖裁力、、、……、,故壓力中心坐標的計算公式又可表示為[3]</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p>　　按比例

67、畫出零件形狀，選定坐標系xoy，如圖3-3</p><p>　　圖3.3 壓力中心圖</p><p>　　該零件上下坐標對稱，即，故只需計算X即可。將工件沖裁周邊分成、、、、、、、、、、、、基本線段，求出各段長度及各段中心位置。</p><p>　　根據(jù)壓力中心公式（3.6）得：</p><p>　　3.6 沖壓設備的確定</p>

68、<p>　　沖壓設備作為模具工作的動力機構，是沖壓生產(chǎn)的重要組成部分，同時也是沖壓工藝方案設計和模具設計的主要依據(jù)。</p><p>　　沖壓設備的選擇包括兩部分內(nèi)容，一是選擇設備的類型；二是選用該設備的規(guī)格。這兩部分內(nèi)容對于訂制沖壓工藝和設計模具都很重要。</p><p>　　設備類型的選擇要依據(jù)沖壓零件的生產(chǎn)批量、零件尺寸的規(guī)格，沖壓工藝特點和生產(chǎn)效率、安全操作等因素來確

69、定。</p><p>　　表3-4 開式可傾式曲柄壓力機的主要技術參數(shù)[5]</p><p>　　根據(jù)以上計算結果沖壓設備選J23-40來進行沖壓生產(chǎn)，其主要技術參數(shù)如下所示：</p><p><b>　　4 結構設計</b></p><p>　　4.1 凹模凸模設計</p><p>　　沖裁件的

70、尺寸精度主要決定于凸、凹模刃口尺寸及公差，模具的合理間隙值也是靠凸、凹模刃口尺寸及其公差來保證的。因此，準確確定凸、凹模刃口尺寸及其公差，是沖裁模設計中的一項重要工作。</p><p>　　在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光面的尺寸為基準。由前述沖裁過程可知，落料件的光面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生，而孔的光面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的。所以，在計算刃口尺寸時，應按落料和沖孔兩種情況分別考慮，其原則如下。</p

71、><p>　　落料時，因落料件光面尺寸與凹模刃口尺寸相等或基本一致，應先確定凹模刃口尺寸，即以凹模刃口尺寸為基準。又因落料件尺寸會隨凹模刃口的磨損而增加，為保證凹模磨損到一定程度仍能沖出合格零件，故凹模基本尺寸應取落料件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。落料凸模的基本尺寸則是在凹模基本尺寸上減去最小合理間隙。</p><p>　　沖孔時，因孔的光面尺寸與凸模刃口尺寸相等或基本一致，應先確定凸模刃口尺寸

72、，即以凸模刃口尺寸為基準。又因沖孔的尺寸會隨凸模刃口的磨損而減少，故凸?；境叽鐟_裁孔尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。沖孔凹模的基本尺寸則是在凸?；境叽缟霞由献钚『侠黹g隙。</p><p>　　凸、凹模刃口的制造公差應根據(jù)沖裁件的尺寸公差和凸、凹模加工方法確定，既要保證沖裁間隙要求和沖出合格零件，又要便于模具加工。</p><p>　　凸、凹模刃口尺寸的計算與加工方法有關，基本上可以分為兩

73、類。</p><p>　　4.1.1 凸、凹模分別加工時的計算法</p><p>　　凸、凹模分別加工是指凸模與凹模分別按各自圖樣上標注的尺寸及公差進行加工，沖裁間隙由凸、凹模刃口尺寸及公差保證。這種方法要求分別計算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并標注在凸、凹模設計圖樣上。其優(yōu)點是凸、凹模具有互換性，便于成批制造。但受沖裁間隙的限制，要求凸、凹模的制造公差較小，主要適用于簡單規(guī)則形狀（圓形

74、、方形或矩形）的沖裁件。[1]</p><p>　　表4-1 沖裁凸、凹模工作部分尺寸的計算公式</p><p>　　表中： ——— 分別為落料凸、凹模的刃口尺寸（mm）</p><p>　　——— 分別為沖孔凸、凹模的刃口尺寸（mm）</p><p>　　——— 分別為凸、凹模的制造公差</p><p>　　——

75、— 制件的制造公差（mm）</p><p>　　——— 最小合理間隙值（mm）</p><p>　　——— 磨損系數(shù) </p><p>　　凸模長度按下式計算：</p><p>　　式中 ——卸料背板厚度（mm）</p><p>　　——卸料板厚度（mm）；</p><p>　　—

76、—增加長度（mm），一般取10~20mm。</p><p>　　根據(jù)后面部分對各板料厚度的選擇計算出凸模長度為</p><p>　　表4-2 初始雙面間隙值表</p><p>　　表4-3 沖裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表</p><p>　　表4-4圓形或方形件沖裁時凸模、凹模的制造公差表</p><p><

77、;b>　　表4-5 系數(shù)x</b></p><p>　　沖孔：因為該工件為一般精度零件，其制件公差為，查表4-3可得凸凹模的制造公差、，查表4-1可得該工件中所需的凸凹模初始間隙為： ， 磨損系數(shù)取0.5。</p><p>　　由公式(4.3)、(4.4)得：</p><p>　　圖4.1 Φ4.1凹模凸模</p><p&g

78、t;　　沖孔：沖制該孔時所需的磨損系數(shù)取0.5，凸凹模的制造公差為,、，制件公差，凸凹模初始間隙為：。</p><p>　　由公式(4.3)、(4.4)得：</p><p>　　圖4.2 Φ1.625凹模凸模</p><p>　　沖孔：沖制該孔時所需的磨損系數(shù)取0.5，凸凹模的制造公差為,、，制件公差，凸凹模初始間隙為：。</p><p>　

79、　由公式(4.3)、(4.4)得：</p><p>　　圖4-3 Φ4.825凹模凸模</p><p><b>　　翻孔凸模、凹模：</b></p><p>　　翻邊所用的凸、凹模間隙值按表4-5取1.3。</p><p>　　表4-6 翻邊時的凸、凹模間隙值表</p><p><b>

80、　　材料,所以這里取</b></p><p>　　當翻邊時外孔有尺寸精度要求時，尺寸精度由凸模保證，此時應按下式來計算凸、凹模的尺寸：</p><p><b>　　(4.5)</b></p><p>　　式中， 、———————— 凸、凹模直徑</p><p>　　、———————— 凸、凹模公差</p

81、><p>　　———————— 豎孔內(nèi)徑公差</p><p>　　模對直壁外側產(chǎn)生擠壓作用，從而控制其外形尺寸。</p><p>　　在該模具中 、、 、</p><p>　　由公式(4.5)得：</p><p>　　圖4.4 翻邊凸模、凹模</p><p>　　4.1.2 凸、凹模配作加工時的計

82、算方法</p><p>　　凸、凹模配作加工是先按圖樣設計尺寸加工好凸?；虬寄Ｖ械囊患鳛榛鶞始ㄒ话懵淞蠒r以凹模為基準件，沖孔時以凸模為基準件），然后根據(jù)基準件的實際尺寸按間隙要求配作另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配作保證，工藝比較簡單，不必校核條件，并且還可以放大基準件的制造公差（一般可取沖裁件公差的1/4）,使制造容易，因此是目前一般工廠常常才用的方法，特別適用于沖裁薄板件（因其很?。┖蛷碗s性狀件

83、的沖模加工。</p><p>　　落料時以凹模為基準，配作凸模。凹模磨損后刃口的變化有增大、減少和不變3種情況，故凹模刃口尺寸也應分3種情況進行計算：凹模磨損后變大的尺寸為A類尺寸，按一般落料凹模尺寸公式計算；凹模磨損后變小的尺寸為B類尺寸，因它在凹模上相當于沖孔凸模尺寸，故按一般沖孔凸模尺寸公式計算；凹模磨損后不變的尺寸，可按凹模型孔中心距尺寸公式計算，具體計算公式見表4-6。</p><p

84、><b>　　表4-7</b></p><p>　　注：、、為落料凹模刃口尺寸；A、B、C為落料件的基本尺寸；、、為落料件的極限尺寸；為落料公差；為磨損系數(shù)。</p><p><b>　　圖4.5</b></p><p>　　凹模磨損后變大的尺寸：、、、、、、、、、、</p><p>　　刃口

85、尺寸計算公式為：</p><p>　　查表4-3、4-4，得、、</p><p>　　由公式（4.6）得：</p><p>　　凹模磨損后變小的尺寸：、</p><p>　　刃口尺寸計算公式為：</p><p>　　查表4-3、4-4，得、</p><p>　　由公式（4.7）得：</p&

86、gt;<p>　　圖4.6 落料凹模刃口尺寸標注</p><p>　　圖4.7 落料凸模刃口尺寸標注</p><p>　　技術要求：刃口尺寸按落料凹模的實際刃口尺寸配作，保證雙面間隙值0.04~0.06。</p><p>　　4.2 定位方式的選擇</p><p>　　定位方式的選擇通俗的說即是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯

87、料或工序件在模具上有正確的位置，定位零件的結構形式很多，用于對條料進行定位的定位零件有擋料銷、導料銷、導料板、側壓裝置、導正銷、側刃等，用于對工序進行定位的定位零件有定位銷、定位板等。</p><p>　　定位零件基本上都已標準化，可根據(jù)坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結構形式與生產(chǎn)效率要求等選用相應的標準。</p><p>　　4.2.1 浮升兩用銷</p><p

88、>　　浮升兩用銷側視圖如圖所示；浮升兩用銷是利用浮升銷構造，在浮升銷的上緣制作一料溝，作為材料的軌道，此溝槽亦有強制脫料的功能。浮升兩用銷是沖壓五金的標準零件，一般設定有標準的規(guī)格尺寸，依據(jù)五金零件型號的目錄設定使用。</p><p>　　圖4.8 浮升兩用銷</p><p><b>　　浮升兩用銷的設定：</b></p><p>　　a

89、．浮升兩用銷的直徑，依據(jù)沖壓制品材料厚度與特征形狀制定，一般設定材料厚度≤1.0mm時，使用Φ10以下浮升兩用銷，這取Φ4</p><p>　　b．頂出高度：依據(jù)沖壓制品特征制定，</p><p>　　c．導料空間：材料厚度1.2mm以下，A≥2.0T～2.5T。</p><p>　　材料厚度1.2mm以上，A≥1.5T～2.0T。</p><p

90、>　　這里取A=2.0T=1mm</p><p>　　d.設定數(shù)量：依據(jù)送料pitch,每pitch設置2pcs，一共設置14pcs.</p><p>　　e.設置位置：盡可能靠近引導銷位置。</p><p><b>　　4.2.2 引導銷</b></p><p>　　引導銷是讓料帶可以等距離傳送的方式之一，在連續(xù)

91、模沖壓加工中，如何以等距離傳送各沖壓工程站沖壓，為連續(xù)模沖壓最重要的課題。如光靠外部送料機，會有其他因素影響，無法達到精確等距離送料的目標，因此需靠其他方式來輔助送料距離精度。引導銷可以讓料帶達到等距離傳送的目的，并可以在送料距離有些微差時，引導銷前段錐度可以將材料誤送位置導正（導正量約只有引導銷Φ徑的三分之一，超過此誤差范圍，引導銷無法導正），確保送料距離。</p><p>　　引導銷分為穿透式和錐度式。這里選

92、用穿透式引導銷。</p><p>　　引導銷Φ徑=定位孔Φ徑 – 0.03mm</p><p>　　引導銷凸出量（Lc）：引導銷直線部分凸出脫料板0.8T～1.0T</p><p><b>　　圖4.9 引導銷</b></p><p>　　引導銷的固定方式：采用上夾板固定式，此方法的優(yōu)點是可通過調整等高套筒的長度，達到改

93、變引導銷直線部分凸出量的方式。一般沖裁過程中，如定位孔磨損導致孔徑縮小，往往會導致引導銷與定位孔干涉，導致送料不平順，上夾板固定式避免類似問題產(chǎn)生。</p><p>　　圖4.10 上夾板固定式</p><p>　　4.3 卸料、出件方式的選擇</p><p>　　卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，把沖件或廢料從模具工作零件上卸下來，以便沖壓工作繼續(xù)進行

94、。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 </p><p>　　卸料裝置按卸料的方式分為固定卸料裝置﹑彈性卸料裝置和廢料切刀三種。固定卸料裝置僅由固定卸料板構成，一般安裝在下模的凹模上；彈性卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和彈性元件（彈簧或橡膠）組成；彈性卸料裝置可安裝于上?；蛳履＃揽繌椈苫蛳鹉z的彈力來卸料，卸料力不太大但沖壓時可兼起壓料作用，故多用于沖裁料薄及平面度要求較高的沖件；廢料切刀是在沖裁過程中沖裁廢料

95、切斷成數(shù)塊，從而實現(xiàn)卸料的一種卸料零件。</p><p>　　出件裝置的作用是從凹模內(nèi)卸下沖件或廢料。通常把裝在上模內(nèi)的出件裝置稱為推件裝置；把裝在下模內(nèi)的稱為頂件裝置。</p><p>　　綜合考慮該模具的結構，以及工件料厚為0.5mm，相對較薄，卸料力比較小，故可采用彈性卸料，用彈簧和卸料螺釘連接。又因為是級進模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作，可以提高生產(chǎn)效率。根據(jù)工作需求及結構需要

96、選擇彈性卸料板厚度20mm。各孔尺寸比凸模稍大即可。卸料螺釘根據(jù)《模具標準應用手冊》P156，表2-73，選擇直徑d=6mm 長度L=15mm 帶螺紋長度l=10mm。</p><p><b>　　圖4.11卸料版</b></p><p><b>　　4.4 模架及零件</b></p><p&

97、gt;　　模架由上、下模座和導向零件組成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它的上面，并承受沖壓全過程的全部載荷。模具上模座和下模座分別與沖壓設備的滑塊和工作臺固定。上、下模間的精度由導柱、導套的導向來實現(xiàn)。</p><p>　　導柱模模架按導向結構分滑動導向和滾動滾動導向，按導柱不同的位置，分為如下四種模架：</p><p>　　對角導柱模架：導柱分布在矩形凹模的對角線上，既可以橫向

98、送料，又可以縱向送料。由于導柱安裝在模具的中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)，常用于橫向送料級進模或縱向送料的落料模、級進模；</p><p>　　后側導住模架：導柱分布在模座的后側，由于前面和左右不受限制，送料和操作比較方便，因導住安裝在后側，工作時偏心距會造成導柱導套單邊磨損，并且不能用浮動模柄結構；</p><p>　　中間導柱模架：導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)，準

99、確，但只能在一個方向送料；</p><p>　　四導柱模架：四個導柱分布在矩形凹模的兩對角線上，具有平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點，常用于沖壓尺寸較大或精度較高的沖壓件。</p><p>　　此設計選用自制四導柱模架，材料選用HT200，導柱與導套制成H7/h6小間隙配合，導柱導套與模座均為H7/r6過盈配合,模架及導柱導套各尺寸如下：</p><p>　　導柱d

100、/mm*L/mm為 </p><p>　　導套d/mm*L/mm*D/mm為 </p><p><b>　　上模座取</b></p><p><b>　　下模座取</b></p><p><b>　　圖4.12 模架</b></p><p>　　4.5

101、其余零部件的選擇與尺寸的確定</p><p>　　在凸模固定板與上模座之間加一塊淬硬的墊板，可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動，其厚度一般取6~10mm。零件按各自工作需求及結構需要選擇如下：</p><p>　　上墊板取，即H上墊板=</p><p>　　上夾板取，即H上夾板=</p><p>　　卸料背板

102、取，即H卸料背板=</p><p>　　卸料板取，即H卸料板=</p><p>　　下模板取, 即H下模板=</p><p>　　下墊板取，即H下墊板=</p><p>　　圖4.14 上模墊板</p><p><b>　　圖4.15上夾板</b></p><p>　　圖4

103、.16 卸料背板</p><p><b>　　圖4.17下模板</b></p><p><b>　　圖4.18下墊板</b></p><p>　　模具上模部分主要由上模座、上墊片、上夾板、卸料背板及卸料板等組成。下模部分由下模座、下模板、下墊板等組成。沖孔廢料由漏料孔漏出。通過以上設計，可得完整的一套模具，如圖4.19。&

104、lt;/p><p><b>　　圖4.19 裝配圖</b></p><p>　　圖4.20 三維裝配示意圖</p><p><b>　　5 總結和展望</b></p><p><b>　　5.1 結論</b></p><p>　　本次設計的是鎖芯套沖孔翻邊落

105、料級進模，它使用時不斷受到?jīng)_擊和磨損，所以在選擇材料的時候必須考慮到這一點，才能達到零件的使用性能要求和外觀美觀要求。因為級進模具有生產(chǎn)率高，精度高，自動化高等優(yōu)點，我采用級進模來進行該零件的生產(chǎn)。在導向方式的選擇上，我采用導柱和導套配合的方式，因為該導向方式在級進模的應用中有很大的市場潛力，且其導向精度高，不容易損壞，目前已有專門的廠家來進行生產(chǎn)。模架的選擇采用四導柱模架進行裝配，四個導柱分布在矩形凹模的兩對角線上，具有平穩(wěn)、導向準確

106、可靠、剛性好等優(yōu)點。</p><p>　　5.2 不足之處及未來展望</p><p>　　由于個人能力有限，及時間倉促，設計篇幅有限。本次模具的設計不夠詳細具體，存在許多缺點及不足之處。比如許多零件材料的選用沒有詳細說明，零件的尺寸也沒有一一設計列舉，結構的設計零件的選用可能也有毛病，希望以后若有機會一定改正。</p><p>　　經(jīng)過幾個月的畢業(yè)設計過程，讓我了解

107、到了簡單模具設計的整個過程，為以后工作打下了一定的基礎。在以后，參與到模具設計行業(yè)，為我國的模具事業(yè)做出自己的貢獻。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的時間的努力，我的畢業(yè)設計終于完成了。這是對我大學所學習課程的一次總結，從一開始接到設計任務書到完成，我十分感謝幫助我的老師和同學們，他們不僅幫我查找資料而且?guī)臀也檎椅以谠O計中

108、出現(xiàn)的錯誤，及時的提醒我時刻要注意的問題。如果沒有他們的幫助和支持我的這份畢業(yè)設計是不可能完成的，更不可能在怎么短的時間內(nèi)完成，在此再次對他們表示衷心的感謝！</p><p>　　此次畢業(yè)設計的順利完成,我要感謝我的指導教師,在對我的指導過程中，講解耐心細致，給我提供一些相關的材料，不時地給我提出修改意見，給了我很大的幫助。同時還要感謝四年當中對我進行教育的各位老師,沒有他們的培養(yǎng)也不可能有今天的我。通過四年課程

109、的認真學習，使我在此基礎上利用所學東西順利完成了設計。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　宋滿倉．沖壓模具設計[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　鄭家賢．沖壓模具設計實用手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　張超英．沖壓模具與制造[M

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