-III-目錄摘要英文摘要目錄第一章緒論1第二章設計任務及模具結構方案4第三章沖裁工藝分析及凸模與凹模刃口尺寸計算63.1沖裁工藝分析63.2凸模與凹模刃口尺寸計算12第四章上模零件設計154.1新建上模元件154.2設計上模成型零件174.3設計上模推件機構174.4設計上模結構件18第五章下模零件設計205.2設計下模成型零件205.3設計下模結構件215.4設計下模卸料機構22第六章其他機構設計246.1模具導向機構設計246.2固定機構設計276.3模具壽命32結束語36致謝詞37參考文獻38-1-第一章緒論1.1沖壓的特點及應用沖壓是利用安裝在壓力機上的沖模對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。沖壓不但可以加工金屬材料，而且還可以加工非金屬材料和復合材料。沖模是將材料加工成所需沖件的一種工藝裝備。沖模在沖壓中至關重要，一般來說，不具備符合要求的沖模，沖壓就無法進行；先進的沖壓工藝也必須依靠相應的沖模來實現。沖壓生產過程的主要特征是依靠沖模和沖壓設備完成加工，便于實現自動化，生產效率很高，操作簡便。對于普通壓力機，每臺每分鐘可生產幾件到幾十件沖壓件，而高速沖床每分鐘可生產數百件甚至上千件的沖壓件。沖壓所獲得零件一般無需沖壓切削，因而節省能源,節省原材料的無切削加工方法。由于冷沖壓所用原材料多是表面質量好的板料或帶料，沖件的尺寸公差有沖模來保證，所以產品尺寸穩定，互換性好。冷沖壓產品壁薄，質量輕，剛度好，可以加工成形狀復雜的零件，小到鐘表的秒鐘，大到汽車縱梁，覆蓋件等。由于沖模制造一般是單件小批量生產，精度高，技術要求高，是技術密集型產品，制造成本高。因而，沖壓生產只有生產批量大的情況下才能獲得較高的經濟效益。沖壓與其他加工方法相比，具有獨特的特點，所以在工業生產中，尤其在大批量生產中應用廣泛。相當多的工業部門越來越多的采用沖壓加工產品零部件，如機械制造，車輛生產，航空航天，電子，電器，輕工，儀表及日用品行業。在這些工業部門中，沖壓件占得比重相當大，不少過去用鑄造，鍛造，切削加工方法制造的零件，現已被質量輕，剛度好的沖壓件所代替。通過沖壓加工，大大提高了生產率，降低了成本。可以說，如果在生產中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業部門的產品要提高生產率，提高質量，降低成本，進行的產品的更新換代是難以實現的。1.2沖裁的現狀和發展趨勢1.2.1沖裁工藝方面研究和推廣應用主要在提高身產率和產品質量，降低成本和擴大沖裁工藝應用范圍的各種沖裁新工藝是沖裁技術發展的重要趨勢。目前，國內外迅速涌現出各種用于生產的沖裁。先進的沖裁工藝有精密沖裁，柔性模成形，超塑性成形，無模多點成形，爆炸和電磁等高能成形，高效精密的沖裁技術以及冷擠壓技術等。這些沖裁先進技術在實際生產中已-2-經取得良好的技術經濟效果。精密沖裁時提高沖裁件精度的有效方法，有時擴大沖裁加工范圍的重要途徑。目前精密沖裁的精度可達IT6IT7，板料厚度可達25mm.精沖方法不但可以沖裁，還可以成形（精密彎曲，拉深，翻邊，冷擠，壓印和沉孔等）柔性模成形能夠成形出一普通沖壓成形難以成形的材料和復雜形狀的零件，并可以改善成形條件，提高極限變形程度。我國自主研制的具有國際先進水平的無模多點成形設備與無模多點成形計算機系統，可以根據需要改變變形路頸與受力狀態，提高材料成型極限，快速經濟的實現三維曲面的自動化成形。各種高能成形方法可以快速生產批量小，形狀復雜，強度高的板料件，在航天，國防工業中具有重要的實用價值。利用金屬在特定條件下具有超常的塑性，一次成形能替代多次常規成形工序，在提高生產率和產品精度，解決一些特殊產品的身產方面具有重要意義。國內外研究在沖裁生產中應用計算機模擬技術，預測，分析和解決板料成形過程中的問題，優化沖裁成形工藝，這是沖壓成形技術中特別應注意的發展方向。激光快速成形技術以及快速制模技術為新產品開發和快速制模開拓了廣泛的發展前景。1.2.2沖模設計與制造方面（1）模具的結構和精度正朝著兩方面發展，一方面是高速，自動，精密，安全等大批量自動化生產需要，沖模正向高效，精密，長壽命，多工位，多功能方向發展；另一方面，為適應市場上產品更新換代的要求，各種快速成形方法和簡易經濟沖模的設計與制造業得到迅速發展。高效，精密，多功能，長壽命多工位級進模和汽車覆蓋件沖模的設計制造水平代表了現代沖模的技術要求。我國能夠設計制造機電一體化的達到國際先進水平。高效，精密，長壽命，多工位級進模，工作零件精度可達到25um，步距精度可達到23um，總壽命達到一億模次以上。(2)模具設計與制造的現代化計算機技術，信息技術等先進技術在模具技術中得到廣泛應用，是模具設計制造水平發生了深刻的革命性變化。目前最突出的是模具CAD/CAM/CAE.在一些行業，如汽車行業的主要模具企業，實現了一體化。盡管其總體水平與國際上的還有差距，但它代表了我國模具技術的發展成果與發展方向。模具的加工方法迅速現代化。各種加工中心，高速銑削，精密磨銷，電火花銑削加工，慢走絲線切割，現代檢測技術等等已全面走向數控或計算機數控化。許多加工手段大大突破了傳統的技術水平，高速銑削的加工精度可達到10um，表面粗糙度Ra小于1um，并可實現硬材料60HRC的加工，大大提高了模具的裝配精度，優化了模具的加工工藝。在模具-3-材料及熱處理，模具表面處理等方面，國內外都進行了不少研制工作，并取得了良好的實際效果，沖模材料的發展方向是研制高強韌性冷作模具鋼如65Nb,LD1,012AI,CG2.LM1,LM2等就是我國研制的優良的沖模材料。模具的標注化和專業化生產，已得到模具行業的廣泛重視。這是由于模具表準化是組織模具專業生產化的前提，而模具的專業化生產時提高模具質量，縮短制造周期，降低成本的關鍵。我國已頒布了沖壓術語，冷沖模部件的標準化。1.2.3沖裁設備及沖裁自動化方面性能良好的沖裁設備是提高沖裁生產技術水平的基本條件。高效率，高精度，長壽命的沖模需要高精度，高自動化的沖裁設備與之相匹配：為了適應沖裁新工藝的需要，研制了許多新型機構的沖裁設備，為了滿足新產品少批量生產的需要，沖裁設備朝多功能，數控方向發展：為了提高生產率和安全生產，應用各種自動化裝置，代表了沖裁新趨勢的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統（FMS）在我國已廣泛使用。1.2.4沖裁的基本原理沖裁工藝與沖模設計制造方面的發展，均與沖裁變形基本原理的研究進展是分不開的。通過對鎖殼的沖裁工藝性能的研究，沖裁成形過程應力應變分析和計算機模擬，板料變形規律的研究，為逐步建立起緊密結合生產實際的先進沖裁工藝及沖模設計方法而努力，為自己以后的模具設計打下堅實的基礎。-4-第二章設計任務及總體設計方案2.1設計任務（1）沖裁過程分析：此部分為板料在沖裁時的變形過程，剪切區的應力狀態以及沖裁件斷面分析。包括沖裁件的形狀，尺寸估算。沖裁力的計算。(2)沖裁模的設計：包括凸模與凹模的尺寸計算，沖裁模的結構分析，以及沖裁件主要部件和零件的設計選用。（3）沖裁件的工藝過程設計。2.2總體設計方案的確定鎖殼沖裁模具設計總體方案擬定以下內容：沖裁件形狀的選擇，沖裁力的計算，沖裁件的工藝分析以及沖裁模具的選用等內容。在沖裁工藝性分析的基礎上，根據沖裁件的特點確定沖裁件的工藝方案。確定沖裁工藝方案首先要考慮的問題是確定沖裁的工序數，沖裁工序的組合以及沖裁工序順序的安排。沖裁工序數一般容易確定，關鍵點確定沖裁工序的組合與工序順序。一般根據鎖殼沖裁的設計任務，沖裁模具的實際情況提出幾個總體方案，進行綜合分析，比較和論證。最后選出一個最合理的總體方案。2.2.1沖裁模具的選擇沖裁模的形式很多，本次設計以工序組合程度可分為單工序模，復合模，級進模。單工序模分為無導向模和有導向模兩類，無導向模結構簡單，易于制造和維修，模具在沖床上安裝時，調整間隙的均勻性困難，凸模與凹模的相對正確位置只能靠沖床導軌與滑塊的配合精度來保證，因此模具的導向精度低，使用安全性差，不適于薄板料的沖裁。有導向模又分為導板模和導柱模兩種。導板模是以導板上的導向孔對凸模進行導向，導向孔與凸模工作端采用H7/h6間隙配合，這種模具多安裝在偏心沖床上使用。為安全起見，工作時凸模的工作端要始終不脫離導板上的導向孔。由于其導向精度高，因而圓形和簡單規則形狀沖裁件的沖裁模多采用此結構。導柱模是靠分別安裝在上、下模板(座)內的導套、導柱二者的良好配合，實現對凸模的導向。這種模具導向精度更好，使用安全方便，在批量生產條件下，沖裁各種尺寸精度較高且形狀復雜的制件所用的沖裁模，均可采用此導向結構。尤其在復合模和級進模上采用導柱式模架結構，其優越性就更加明顯，再則模架標準化后又可大大降低模具的制造成本。但是由于模具增加了導柱、導套結構，使模具的外形尺寸增大。-5-板料在復合模中進行沖裁時，一次定位就可以完成沖裁件的內外形尺寸，故沖裁件的內外形的位置尺寸精度高，生產效率高，適合位置精度高、生產批量大的沖裁件選用。但是這種模具結構復雜，制造困難、周期長，再則沖孔凸模插入凹模深度較大，加劇了沖孔凸模和凸凹模的磨損而降低其使用壽命。另外，當沖裁件內外形尺寸相差較小時也不宜選用復合模。復合模結構特點之一是具有一個落料凸模又作為沖孔凹模的凸凹模。按落料凹模安裝位置不同，又有倒裝復合模與正裝復合模之分。落料凹模裝在上模上，就稱為倒裝復合模。若落料凹模裝在下模上，就稱為正裝復合模。落料凹模裝在下模上的正裝復合模。一般沖孔落料復合模多采用倒裝結構，落料拉深復合模采用正裝結構；中小尺寸制件的單工序落料模或沖孔模要采用正裝結構。倒裝復合模多采用剛性打料裝置進行打料出件，結構簡單、操作方便，但對制件不起壓平作用。正裝復合模向上出件，彈性頂件裝置安裝在下模上，并從壓力機工作臺上的漏料孔中向下伸出，條料在凸模和頂件器上下壓緊的情況下沖裁；故制件平整，適于沖裁薄料。板料在級進模中，一次沖裁可完成兩個乃至十幾個沖壓工序。它與復合模生產的不同之處在于，板料是在凹模的不同位置上完成不同的沖壓工序，因而形成沖裁的連續生產。級進模有初始擋料裝置級進模和側刃定距連續沖裁模之分。由于模具能完成多道工序形成連續生產，生產效率很高，而且適于自動送料，故應用相當廣泛。為了使導正銷導正時不碰壞已沖出的制件內孔，一般對板料厚度要有一定要求(板料厚度大于3mm)。沖裁件的外形、內孔尺寸也不宜過小，否則沖裁件外形的凸模上安裝導正銷的孔徑太小，使凸模難以加工。綜上所述，本次鎖殼沖裁模具先沖孔，后落料。故選用級進模。得出模具制造成本較低、模具壽命較高、操作方便及安全的工藝方案。-6-第三章沖裁工藝分析及凸模與凹模刃口尺寸計算3.1沖裁工藝分析鎖殼的材料選擇一般為不銹鋼和普通鋼制造。沖裁是指利用模具在壓力機上使板料產生分離的沖壓工藝。沖裁可直接沖出所需形狀的零件，也可為其它工序制備毛坯。沖裁時所使用的模具稱為沖裁模。如如落料模、沖孔模、切邊模、沖切模等。沖裁工藝的種類很多，常用的有落料、沖孔、切斷、切邊、切口等，其中落料和沖孔應用最多。從板料上沖下所需形狀的零件(或毛坯)稱為落料；在零件(或毛坯)上沖出所需形狀的孔(沖去部分為廢料)稱為沖孔。落料與沖孔的變形性質完全相同，但在進行模具設計時，模具尺寸的確定方法不同，因此，工藝上必須作為兩個工序加以區分。1.工藝分析由于鎖殼的制件形狀簡單，尺寸適中，板料厚度選用1.5mm，且大批量生產，屬普通沖壓件。但應注意幾點：1）4R3mm的兩孔壁距與周邊距僅5mm，設計時應加以注意，2）制件具有圓弧連接的特性，應注意尺寸的精度。3）大批量生產，應重視材料與模具結構的選擇，保證一定的模具壽命。2.工藝方案的確定本沖件所需的基本工序為沖孔、落料、一般可采用：方案（1）:單工序模；生產率低，積累誤差大，生產不夠安全，模具簡單，制造容易。方案（2）:級進模；生產率高、誤差小，生產安全，模具較復雜，制造稍難。方案（3），復合模；