1、婁底職業技術學院婁底職業技術學院 畢業設計畢業設計 題題 目：目： 連接板沖孔落料復合模的設計與制造連接板沖孔落料復合模的設計與制造 學 生 姓 名： 彭帥 班 級 學 號： 8 學 科 專 業： 模具設計與制造 指導教師 姓 名： 鄧和蓮 提交設計 日 期： 2015 年 12 月 31 日 13 級畢業設計任務書級畢業設計任務書 機電系模具設計與制造專業 指導老師：鄧和蓮 設計題目：設計題目： 下圖所示連接板，材料為08F，厚度1.5mm，未注尺寸公差IT14，大批 量生產。試制定工件沖壓工藝規程，設計其模具，編制模具工作零件的加 工工藝規程。 二、設計任務二、設計任務： 1.繪制模具總的

2、裝配圖；（A1） 2.繪制整套模具中非標準件的零件圖；(A3) 3.編制工件沖壓工藝規程； 4.編制模具工作零件加工工藝規程； 5.編寫設計說明書。 摘要摘要 該畢業設計是落料沖孔復合模的設計，沖壓模具主要是將板料分離或成形而得到 制件的加工方法。因為模具的生產主要是大批量的生產，而且模具可以保證沖壓產品 的尺寸精度和產品質量，模具的設計與制造主要考慮到模具的設計能否滿足工件的工 藝性設計，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。在本次設計 中，不僅要考慮要使做出的零件能滿足工作要求，還要保證它的使用壽命。 其次設計中還要考慮到它的實際工作環境和必須完成的設計任務，采用倒裝復合

3、模，凸凹模的外形和內型孔、凹模型孔采用數控線切割機床加工，在設計中我要考慮 到很多關于我所設計模具的知識，包括它的使用場合、外觀要求等，從這里可以知道 模具設計是一項很復雜的工作，所以在設計要不斷的改進直到符合要求。 關鍵詞：落料；工藝性；凸凹模；復合模； Abstract My graduation project is the blanking piercing die, stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece. Because molds are

4、 mainly high volume production, and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality, mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece, can process a qualified parts, and, later, maintenance and storage is reasonab

5、le. In this design, not only to consider making the parts to make to meet the job requirements, but also to ensure its service life. Second, the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task, using inverse compound die, the shape of main punch the

6、 holes, die hole model used CNC Cutting Machine, I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design, including its use of occasions, appearance requirements, from here you can know that mold is a very complex task, so to continuous improvement in the design until it meets

7、 the requirements. Keyword: blanking; Technological efficiency;main punch;compound die; 目 錄 設計任務書設計任務書.1 摘要摘要.I ABSTRACT.II 第一章第一章 緒論緒論.1 1.1 沖壓加工的特點.1 1.2 沖壓加工的作用和地位.1 1.3 我國模具技術的發展趨勢.2 1.4 研究設計的目的和任務.5 1.5 資料及工具準備.7 第二章第二章 沖壓工藝分析及工藝方案的制定沖壓工藝分析及工藝方案的制定.9 2.1 工藝分析.9 2.2 工藝方案的制定.10 第三章第三章 排樣設計與計算排樣設計

8、與計算.11 3.1 排樣方法與原則.11 3.2 確定搭邊值.11 3.3 送料步距與條料寬度的計算.11 3.4 材料利用率的計算.12 3.5 板料的確定.12 第四章第四章 沖裁力計算沖裁力計算.14 4.1 落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計算.14 4.2 壓力機的選擇.15 第五章第五章 凸凹模的設計凸凹模的設計.17 5.1 尺寸計算原則.17 5.2 凸、凹模刃口尺寸計算.17 5.3 凸模、凹模、凸凹模的結構設計.19 第六章第六章 模具主要零部件設計模具主要零部件設計.22 6.1 定位方式的選擇.22 6.2 卸料出件方式的選擇.22 6.3 模架的選擇.23 第七章第

9、七章 繪制模具總裝圖及零件圖繪制模具總裝圖及零件圖.24 7.1 裝配圖繪制.24 7.2 模具零件圖的繪制.25 第八章第八章 模具零件加工工藝模具零件加工工藝.26 8.1 直徑 15 沖孔凸模加工工藝過程.26 8.2 凸凹模加工工藝過程.27 8.3 R4 中心距為 4MM沖孔凸模加工工藝過程.28 8.4 凹模板加工工藝過程.29 8.5 凸模固定板加工工藝過程.30 8.6 凸凹模固定板加工工藝過程.32 8.7 上墊板加工工藝過程.33 8.8 下墊板加工工藝過程.34 8.9 卸料板加工工藝過程.35 第九章第九章 總結總結及致謝及致謝.36 參考文獻參考文獻.37 第一章 緒

10、論 1.1 沖壓加工的特點 近年來，沖壓成形工藝有很多新的進展，特別是精密沖裁、精密成形、精密剪切、 復合材料成形、超塑性成形、軟模成形以及電磁成形等新工藝日新月異，沖壓件的精 度日趨精確，生產率也有極大提高，正在把沖壓加工提高到高品質的、新的發展水平。 前幾年的精密沖壓主要市是指對平板零件進行精密沖裁，而現在，除了精密沖裁外還 可兼有精密彎曲、壓延、壓印等，可以進行復雜零件的立體精密成形。過去的精密沖 裁只能對厚度為 58mm 以下的中板或薄板進行加工，而現在可以對厚度達 25mm 的 厚板實現精密沖裁，并可對 b 900MPa 的高強度合金材料進行精沖。 由于引入了 CAE，沖壓成形已從原

11、來的對應力應變進行有限元等分析而逐步發展 到采用計算機進行工藝過程的模擬與分析，以實現沖壓過程的優化設計。在沖壓毛坯 設計方面也開展了計算機輔助設計，可以對排樣或壓延毛坯進行優化設計。 此外，對沖壓成形性能和成形極限的研究，沖壓件成形難度的判定以及成形預報 等技術的發展，均標志著沖壓成形以從原來的經驗、實驗分析階段開始走上由沖壓理 論指導的科學階段，使沖壓成形走向計算機輔助工程化和智能化的發展道路。 為了滿足制件更新換代快和生產批量小的發展趨勢，發展了一些新的成形工藝(如 高能成形和旋壓等)、簡易模具（如軟模和低熔點合金模等）、通用組合模具和數控沖 壓設備等。這樣，就使沖壓生產既適合大量生產，

12、也同樣適用于小批生產。不斷改進 板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高強度鋼板，用來生產汽車覆蓋 件，以減輕零件重量和提高其結構強度。 1.2 沖壓加工的作用和地位 本課題設計的目的就是綜合利用所學的知識，有一個全面的了解來提高應用能力 水平，給以后工作打下一個良好的基礎。本課題所涉及問題的研究和發展現狀，本課 題是連接板沖壓工藝及模具設計,材料為08F鋼,工件厚度為1.5mm。 首先，良好的沖裁 工藝性能保證材料消耗少，工序數目少，模具結構簡單而壽命長，產品質量穩定，操 作簡單等。沖裁件的精度為IT12級，可采用一般沖裁，沖裁件的外形為方形，形狀簡 單、對稱，以便于模具加工，有利于

13、排樣時材料的經濟利用。單工序模結構簡單，重 量較輕，制造簡單，成本低廉，沖裁件精度差，需用模具、壓力機和操作人員較多， 勞動量較大。連續模一臺沖床可完成從板料到成品的各種沖壓過程，設有許多工位， 模具尺寸比較大，應有足夠的剛性及與模具相適應的精度，從而免去了周轉和每次沖 壓的定位過程，提高了勞動生產率和設備利用率。采用復合模，沖壓工件尺寸精度較 高，工件平整，同軸度、對稱度及位置度誤差小，在一次行程內可完成兩個以上工序， 大大提高了生產率，但對模具制造精度要求較高，由于復合模要在一副模具中完成幾 道沖壓工序，結構一般要比單工序模復雜，同時模具的強度、剛度、可靠性也將隨之 下降。而且各零部件在動

14、作時要求相互不干涉，準確可靠。因此模具的制造成本也就 提高了，制造周期相對延長，維修也不如單工序模簡便。從總體來看，由于大批量生 產，零件的要求比較高，選擇復合模會比較好 。 目前，國內模具工業發展很快，其產值已超過機床工業的產值。我國模具工業作 為一個獨立的新型的工業，正處于飛速發展階段，已成為國民經濟的基礎工業之一， 其發展前景十分廣闊。據預測，未來我國將成為世界的制造中心，這更加給模具工業 帶來前所未有的發展機遇和空間。但由于我國模具工業起步較晚，底子薄“九五”期間 雖有較快發展，但與發達國家相比，差距還相當大。許多模具還需要進口，模具制造 高級 人才也供不應求。為進一步加快我國模具工業

15、的發展，基本任務之一就是加快人 才的培養，普及先進的模具設計與制造技術，培養模具專業的高級人才。 為滿足模具制造業對技術工人的需求，很多職業技能培訓學校都開設了模具制造 相關專業，而目前我國模具制造工還沒有成為獨立的專業工種，還沒有統一的模具制 造專業教學大綱和教材，也沒有統一的技能鑒定標準，各學校和企業都只能在摸索中 自行組織安排，這種狀況顯然不利于該專業的發展和人才培養的規范性。 1.3 我國模具技術的發展趨勢 當前，我國工業生產的特點是產品品種多、更新快和市場競爭激烈。在這種情況 下， 用戶對模具制造的要求是交貨期短、精度高、質理好、價格低。因此，模具工業 的發展的趨勢是非常明顯的。 1

16、、模具產品將日趨高精度化、大型化、復雜化 模具產品成形零件的日漸大型化，以及由于高效率生產要求的一模多腔(塑封模已 達到一模幾百腔)使模具日趨大型化。 隨著零件微型化，以及模具結構發展的要求(如多工位復合模工位數的增加，其步 距精度的提高)精密模具精度已由原來的 5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度 公差要求在 1m 以下，這就要求發展超精加工。 2、多功能復合模具將進一步發展 新型多功能復合具是在多工位復合模基礎上開發出來的。一套多功能模具除了沖 壓成形零件外，還可擔負轉位、疊壓、攻絲、鉚接、鎖緊等組裝任務。通過這種多勸 能模具生產出來的不再是單個零件，而是成批的組件。如觸頭與支座的組

17、件，各種小 型電機、電器及儀表的鐵芯組件等。 3、熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高 由于采用熱流道技術的模具可提高制作的生產率和質量，并能大幅度節省制作的 原材料和節約能源，所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。國外熱流道模具 已有一半用上了熱流道技術，有的廠甚至已達 80%以上，效果十分明顯。國內近幾年 已開始推廣應用，但總體 還達不到 10%，個別企業已達到 20%-30%。制訂熱流道元 器件的國家標準，積極生產價廉高 質量的元器件，是發展熱流道模具的關鍵。 4、模具標準件的應用將日漸廣泛 使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造 成本。 因此，模具

18、標準件的應用必將日漸廣泛。為此，首先要制訂統一的國家標準， 并嚴格按標準生產；其次要逐步形成規模生產，提高標準件質量、降低成本；再次是 要進一步增加標準件規格品種，發展和完善聯銷網，保證供貨迅速。 5、模具使用優質材料及應用先進的表面處理技術將進一步受重視 在整個模具價格構成中，材料所占比重不大，一般在 20%30%之間，因此選用 優質鋼材和應用的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。對于模具鋼來說， 要采用電渣 重熔工藝，努力提高鋼的純凈度、等向性、致密度和均勻性及研制更高性 能或有特殊性能的模具鋼。如采用粉末冶金工藝制作的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解 決了原來高速鋼冶煉過程 中產生的一

19、次碳化物粗大和偏析，從而影響材質的問題。其 碳化物微細，組織均勻，沒有材料方向性，因此它具有韌性高、磨削工藝性好、耐磨 性高、長年使用尺寸穩定等特點，是一種很有發展前途的鋼材。特別對形狀復雜的沖 件及高速沖壓的模具，其優越性更加突出。這種鋼材還適用于注射成型漆加玻璃纖維 或金屬粉末的增強塑料的模具，如型腔、形芯、澆口等主要部件。另外，模具鋼品種 規格多樣化、產品精料化、制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要方向。 模具熱處理和表面處理是能否充分發揮模具鋼材性能的關鍵環節。模具熱處理的 發展 方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善普及常用表面處理方法，即擴滲如： 滲碳、滲 氮、滲硼、滲鉻、滲釩外，應

20、發展設備昴貴、工藝先進的氣相沉積 (TiN、TiC 等)、等離子噴涂等技術。 6、在模具設計制造中將全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術 模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具技術發展的一個重要里程碑。實踐證明，模具 CAD/CAM/CAE 技術是模具設計制造的發展方向。現在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技術已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技術已發展成為一項比較成熟的共性技術，近 年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件 價格已降低到中小企業普遍可以接受的程度， 特別是微機的普及應用，更為廣大模具企業普 及模具 CAD/CAM 技術創造了良好的條 伯。隨著微機軟件的發展和進步

21、，技術培訓工作也日趨 簡化。在普及推廣模具 CAD/CAM 技術的過程中，應抓住機遇，重點扶持國產模具軟件的開發和應用。 加大技術培訓和技術服務的力度。應時一步擴大 CAE 技術的應用范圍。對于已普 及了模具 CAD/CAM 技術的一批以家電行業代表的企業來說，應積極做好模具 CAD/CAM 技術的深化 應用工作，即開展企業信息化工程，可從 CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。 7、快速原型制造(RPM)技術得到更好的發展 快速原型制造(RPM)技術是美國首先推出的。它是伴隨著計算機技術、激光成形技 術和 新材料技術的發展而產生的，是一種全新的制造技術，是基于新穎的離散/堆積 (

22、即材料累加)成形思想，根據零件 CAD 模型、快速自動完成復雜的三維實體(原型)制 造。RPM 技術是集精密機械制造、計算機、NC 技術、激光成形技術和材料科學最新 發展的高科技技術，被公認為是繼 NC 技術之后的一次技術革命。 RPM 技術可直接或間接用于模具制造。首先是通過立體光固化(SLA)疊層實體制 造(LOM) 激光選區燒結(SLS)、三維打印(3D-P)熔融沉積成形(FDM)等不同方法得到制 件原型。然后通過一些傳統的快速制模方法，獲得長壽命的金屬模具或非金屬的低壽 命模具。主要有精密鑄造、粉末冶金、電鑄和熔射(熱噴涂)等方法。這種方法制模，具 有技術先進、成本較低、設計制造周期短

23、、精度適中等特點。從模具的概念設計到制 造完成僅為傳統加工方法所需時間的 1/3 和成本的 1/4 左右。因此，快速制模技術與快 速原型制造技術的結合，將是傳統快速制模技術，進一步深入發展的方向。 RPM 技術還可以解決石墨電極壓力振動(研磨)成形法中母模(電極研具)制造困難問 題，使該法獲得新生。青島海爾模具有限公司還構建了基于 RE(逆向工程技術)/RPM 的模具并行開發系統，具有開發質量高、開發成本低及開發周期短等優點。 1.4 研究設計的目的和任務 1本論文是以沖壓工藝學基本理論為依據，通過對各種沖壓工藝基本運動的分析， 提出了對沖壓模具設計的要求。首先闡述沖壓過程中，機械運動的基本概

24、念，然后逐 項分析了沖裁、彎曲、拉深工藝的基本運動機理，指出模具設計中應著重控制到的內 容，并介紹了在模具設計中對機械運動靈活運用的方法和一些實例。最后總結了根據 具體情況進行產品工藝運動分析的方法，并強調在模具設計中，對機械運動的控制和 靈活運用對提高設計水平和保證沖壓件品質的重要意義。 彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并 繼續下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹 模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿 的運動是非常關鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，必須首先控制卸料板的運動， 讓它先

25、于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度 不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生 產效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有 一個運動死點，即所有相關結構件能夠碰死。 2沖壓過程中機械運動的概述 冷沖壓就是將各種不同規格的板料或坯料，利用模具和沖壓設備（壓力機，又名 沖床）對其施加壓力，使之產生變形或分離，獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。一 般生產都是采用立式沖床，因而決定了沖壓過程的主運動是上下運動，另外，還有模 具與板料和模具中各結構件之間的各種相互運動。 機械運動可分為滑動、轉動和滾動等三種基

26、本運動形式，在沖壓過程中都存在， 但是各種運動形式的特點不同，對沖壓的影響也各不相同。 既然沖壓過程存在如此多樣的運動，在沖壓模具設計中就應該對各種運動進行嚴格控 制，以達到模具設計的要求；同時，在設計中還應當根據具體情況，靈活運用各種機 械運動，以達到產品的要求。 沖壓過程的主運動是上下運動，但是在模具中設計斜楔結構、轉銷結構、滾軸結 構和旋切結構等，可以相應把主運動轉化為水平運動、模具中的轉動和模具中的滾動。 在模具設計中這些特殊結構是比較復雜和困難，成本也較高，但是為了達到產品的形 狀、尺寸要求，卻不失為一種有效的解決方法。 3沖裁模具中機械運動的控制和運用 沖裁工藝的基本運動是卸料板先

27、與板料接觸并壓牢，凸模下降至與板料接觸并繼 續下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動導致板料分離，然后凸、凹模分開， 卸料板把工件或廢料從凸模上推落，完成沖裁運動。卸料板的運動是非常關鍵的，為 了保證沖裁的質量，必須控制卸料板的運動，一定要讓它先于凸模與板料接觸，并且 壓料力要足夠，否則沖裁件切斷面質量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具壽命 減少。 按通常的方法設計落料沖孔模具，往往沖壓后工件與廢料邊難以分開。在不影響 工件質量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位塊，以使落料沖 孔運動完成后，凹模卸料板先把工件從凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把廢料也從 凸凹模上推落，這樣一

28、來，工件與廢料也就自然分開了。 對于一些有局部凸起的較大的沖壓件，可以在落料沖孔模的凹模卸料板上增加壓 型凸模，同時施加足夠的彈簧力，以保證卸料板上壓型凸模與板料接觸時先使材料變 形達到壓型目的，再繼續落料沖孔運動，往往可以減少一個工步的模具，降低成本。 有些沖孔模具的沖孔數量很多，需要很大沖壓力，對沖壓生產不利，甚至無足夠 噸位的沖床，有一個簡單的方法，是采用不同長度的 24 批沖頭，在沖壓時讓沖孔運 動分時進行，可以有效地減小沖裁力。 對那些在彎曲面上有位置精度要求高的孔（例如對側彎曲上兩孔的同心度等）的 沖壓件，如果先沖孔再彎曲是很難達到孔位要求的，必須設計斜楔結構，在彎曲后再 沖孔，利

29、用水平方向的沖孔運動可以達到目的。對那些翻邊、拉深高度要求較嚴需要 做修邊工序的，也可以采用類似的結構設計。 4彎曲模具中機械運動的控制和運用 彎曲工藝的基本運動是卸料板先與板料接觸并壓死，凸模下降至與板料接觸，并 繼續下降進入凹模，凸、凹模及板料產生相對運動，導致板料變形折彎，然后凸、凹 模分開，彎曲凹模上的頂桿（或滑塊）把彎曲邊推出，完成彎曲運動。卸料板及頂桿 的運動是非常關鍵的，為了保證彎曲的質量或生產效率，必須首先控制卸料板的運動， 讓它先于凸模與板料接觸，并且壓料力一定要足夠，否則彎曲件尺寸精度差，平面度 不良；其次，應確保頂桿力足夠，以使它順利地把彎曲件推出，否則彎曲件變形，生 產

30、效率低。對于精度要求較高的彎曲件，應特別注意一點，最好在彎曲運動中，要有 一個運動死點，即所有相關結構件能夠碰死。 有些工件彎曲形狀較奇特，或彎曲后不能按正常方式從凹模上脫落，這時，往往 需要用到斜楔結構或轉銷結構，例如，采用斜楔結構，可以完成小于 90 度或回鉤式彎 曲，采用轉銷結構可以實現圓筒件一次成型。 值得一提的是，對于有些外殼件，如電腦軟驅外殼，因其彎曲邊較長，彎頭與板 料間的滑動，在彎曲時，很容易擦出毛屑，材料鍍鋅層脫落，頻繁拋光彎曲沖頭效果 也不理想。通常的做法是把彎曲沖頭鍍鈦，提高其光潔度和耐磨性；或者在彎曲沖頭 R 角處嵌入滾軸，把彎頭與板料的彎曲滑動轉化為滾動，由于滾動比滑

31、動的摩擦力小 得多，所以不容易擦傷工件。 充分研究設計任務書，了解產品用途，并進行沖壓件的工藝性及尺寸公差等級分 析對于一些沖壓件結構不合理或工藝性不好的，必須征詢指導教師的意見后進行改進。 在初明確設計要求的基礎上，可按以下步驟進行沖壓總體方案的論證。 第一步，醞釀沖壓工序安排的初步方案，并畫出各步的沖壓工序草圖； 第二步，通過工序安排計算及冷沖壓模具結構圖冊等技術資料，驗證各步的 沖壓成型方案是否可行，構畫該道工序的模具結構草圖。 第三步，構畫其它模具的結構草圖，進一步推敲上述沖壓工序安排方案是否合理 可行。 第四步，沖壓工序安排方案經指導教師過目后，即可正式繪制各步的沖壓工序圖，并 著手

32、按照“設計任務書”上的要求進行課程設計。 1.5 資料及工具準備 課程設計開始前必須預先準備好冷沖模國家標準、模具設計與制造簡明手 冊、冷沖壓模具結構圖冊、模具設計與制造、現代模具制造等技術資 料，及圖板、圖紙、繪圖儀器等工具。也可將課程設計全部或部分工作安排在計算機 上用 Auto CAD 等軟件來完成，相應地需事前調試設備及軟 件、準備好打印用紙及墨盒等材料。 設計步驟： 沖壓模課程設計按以下幾個步驟進行。 (1)擬定沖壓工序安排方案、畫出沖壓工序圖、畫出待設計模具的排樣圖 (2)計算沖裁力、確定模具壓力中心、計算凹模周界、確定待設計模具的有關結構 要素、選用模具典型組合等，初選壓力機噸位

33、； (3)確定壓力機噸位； (4)設計及繪制模具裝配圖； (5)設計及繪制模具零件圖； (6)按規定格式編制設計說明書； (7)課程設計面批后或答辯。 第二章 沖壓工藝分析及工藝方案的制定 2.1 工藝分析 在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀、尺寸、精度、表面粗糙度 及毛刺。沖壓件工藝性對沖壓件質量、材料利用率、生產率、模具制造難易、模具壽 命、操作方式及設備選用等都用很大的影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件 的制造成本，節省材料，減少成形工序，提高產品壽命和產品質量。 工件如圖 2-1 所示連接板，材料為 08F，厚度 1.5mm。 的 圖 2-1 連接板 對課題應解決的主

34、要問題，該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的。由 表查出沖裁件內外形所能達到的經濟精度為 IT12-IT13。將以上精度與零件簡圖中所 標注的尺寸公差相比較，可認為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證。其它 尺寸標注、生產批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用沖孔落料復合沖 裁模進行加工。選擇復合模的原因： 從總體來看，由于大批量生產，零件的要求比較 高， 沖壓工件尺寸精度較高，工件平整，對稱度及位置度誤差小，在一次行程內可完 成兩個以上工序，大大提高了生產率，但對模具制造精度要求較高，由于復合模要在 一副模具中完成幾道沖壓工序，結構一般要比單工序模復雜，同時模具的強度、剛度

35、、 可靠性也將隨之下降。而且各零部件在動作時要求相互不干涉，準確可靠。因此模具 的制造成本也就提高了，制造周期相對延長，維修也不如單工序模簡便。外形有直線 和圓弧組成,用沖裁方法速度快,質量好,比其它加工方法(如銑削,切削)成本要低,效率要 高,排樣也較為方便。由于大批量生產,在保證質量的情況下,可以采用沖裁,對沖裁的凸, 凹模要求就要提高,特別是凸模,要進行熱處理,滲碳,淬火加回火等來提高強度和耐磨性, 當凸模磨損產生誤差時，要及時更換，來保證工件精度要求.對于沖壓過程中產品的開 裂、起皺等問題，利用理論知識計算分析。模具材料在保證質量的情況下，采用性能 低的材料來節約成本。模具自動化程度高

36、，操作方便，勞動強度低。對凸模的安裝和 拆卸要方便，直接關系到凸模的更換。模具結構要設計合理，防止沖壓時小孔的開裂。 2.2 工藝方案的制定工藝方案的制定 通過對該工件的沖壓工藝性進行分析，考慮到制件生產批量和產品的質量、生產 效率、模具壽命、材料消耗及操作方便安全等因素，由沖壓制件外觀形狀分析，該制 件有落料、沖孔兩道工序，所以確定此連接板的生產中可以采用下面的幾套方案： 方案一：先落料模 后沖孔模 方案二：先沖孔模 后落料模 方案三：采用落料沖孔復合模 分析：分析： 方案一，定位不方便，操作起來非常的麻煩，此方案不可取； 方案二，定位簡單可靠，但要用手鉗放置毛坯，多次進出危險區域，很不安全

37、。 。所以此方案不可取； 方案三，沖裁的孔與外形的位置精度較高，工件較平整，具有校形的作用， 模具制造復雜，可適用大批量生產，從以上比較多來看，在保證沖裁件質量的情 況下，應盡可能降低成本，提高經濟效益，工人操作方便、安全的情況下考慮， 選擇復合模比較合適。 結論：結論：經過全面分析、綜合考慮，以零件質量、生產效益及經濟性幾個方面衡量， 認為三種方案中方案三為最佳的方案，即采用落料沖孔復合模完成此制件的成品。 第三章 排樣設計與計算 3.1 排樣方法與原則 由于產量大，材料利用率是一項很重要的經濟指標，要提高材料利用率就必須 減小廢料面積，條料在沖裁過程中翻動要少，使工人操作方便、安全，減輕勞

38、動強 度，排樣應保證沖裁件的質量，無論是采用有廢料或少、無廢料的排樣，根據沖裁 件在條料上的不同布置方法，排樣方法有直排、斜排、對排、多排等多種形式的排 列方式，可以根據不同的沖裁件形狀加以選出用。現工件外形為圓形，采用有廢料 的直排法，比較方便、合理。 3.2 確定搭邊值 搭邊起補償條料的剪裁誤差，送料步距誤差以及補償于條料與導料板之間有間隙 所造成的送料歪斜誤差的作用。使凸，凹模刃口雙邊受力，受力平衡，合理間隙一易 破壞，模具壽命與工件斷面質量都能提高。對于利用搭邊自動送料模具，搭邊使條料 有一定的剛度，以保證條料的連續送進。搭邊的合理數值主要決定于材料厚度、材料 種類、沖裁件的大小以及沖

39、裁件的輪廓形狀等。一般板料愈厚，材料愈軟以及沖裁件 尺寸愈大，形狀愈復雜，則搭邊值也應愈大。由查表得工件間搭邊值 a =1.8mm、側面 1 a=2mm。 3.3 送料步距與條料寬度的計算 采用直對排的排樣方案，如圖 3-1 所示： 用 cad 測量工具測量沖壓件的毛坯面積： A=1531.969mm2 送料步距 A：送料步距的大小應為條料上沖裁件的對應點之間的距離，每次 沖一個零件的步距按式：A58.6mm 條料寬度 B：BL+2* a =（77.5+22）mm=81.5mm 1 圖 3-1 排樣圖 條料寬度偏差：條料寬度為 81.5mm 料板厚度 0.8mm 查表可得=0.6 3.4 材料

40、利用率的計算 通常是以一個步距內零件的實際面積與所用毛坯面積的百分率來表示，按式(3-27) =100%=100% 0 1 S S AB S1 式中 一個步距內零件的實際面積 1 S 一個步距內所需毛坯面積 0 S A送料步距 B條料寬度 帶入數據可得：S=nA=3063.936 =100%=2*1531.969/58.6*81.5*100%64% AB S 3.5 板料的確定 根據排樣，預選用 1500mm3500mm1.5mm 的板料。 裁成寬 81.5m，長 3500mm 的條料，則一張板材能出的零件總個數為： 2=21859=2124（件）。 1500 81.5 3500 58.6 裁

41、成寬 81.5mm，長 1500mm 的條料，則一張板材能出的零件總個數為： 2=24225=2100（件）。 3500 81.5 1500 58.6 綜合上述計算，取沖裁零件總個數多的板料裁剪方案。所以，選擇板料規格為 1500mm3500mm1.5mm，裁成寬 81.5mm，長 3500mm 的條料。 所以方案總的材料利用率： o=NF1/BL100%=1531.9692124/（15003500） 62.00% 通過以上計算比較，采用該裁料方式，既滿足工藝要求大于 60%， 第四章 沖裁力計算 4.1 落料力、沖孔力、卸料力、推件力的計算 計算沖裁力的目的是為了選用合理的壓力機，設計模具

42、以及檢驗模具的強度。壓 力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應沖裁工藝的需求。一般可按下公式計算： b tKLF 式中 F-沖裁力（N）； L-沖裁周邊長度（mm）； t-沖裁料厚(mm)； b- 抗剪強度（MPa）； （1）落料力計算 按上式： LtF 落 式中： F落落料力（N）； L工件外輪廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=1.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。材料為 08F，由查表，。310MPa 根據零件圖可算落料輪廓長度 L =190.7mm 則 190.71.531088.7FmmmmMPakN 落 （2）沖孔力 LtF 沖孔 式中 沖孔力（N）； 沖孔 F L工件外輪

43、廓周長（mm）； T材料厚度（mm），t=1.5mm； 材料抗剪強度（MPa）。由查表，。310MPa 根據零件圖可算沖孔輪廓長度 L=(47.1239+33.1327)=80.4509(mm) 則 80.45091.531037.4FmmmmMPakN 沖孔 2. 落料時的卸料力的計算 =KX 卸 F 落 F 式中 -卸料力（N）； 卸 F -落料力（N） 落 F KX -卸料系數，查沖壓模具簡明設計手冊表 3-11，P57 其值為 0.030.04，取 K=0.03。 則 =KX =0.0388.7=2.66（KN） 卸 F 落 F 3. 沖孔時的推件力的計算 =nkT 推 F 沖 F 式

44、中 -推料力（N）； 推 F K1-推料系數，查沖壓模具簡明設計手冊表 3-11，其值為 0.05； n- 梗塞在凹模內的制件或廢料數量，n=h/t，h 為刃口部分的高 （mm），t 為材料厚度（mm），其中，h=6mm，t=1.5mm，取 n=4， 則 =nkT =40.0537.4=7.48(KN) 推 F 沖 F 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于各沖裁工藝力的總和 = + + + 總 F 落 F 沖孔 F 卸 F 推 F 式中：沖裁力 =88.7KN，=37.4KN，卸料力=2.66KN，推料力 落 F 沖孔 F 卸 F =7.48KN，則: 推 F = + + +=136.24k

45、N 總 F 落 F 沖孔 F 卸 F 推 F 4.2 壓力機的選擇 由于復合模的特點，為防止設備超載，可按公稱壓力選擇壓力機。參 總壓 FF3 . 1 照設計手冊選取公稱壓力為的壓力機，壓力機型號為 J23-25。 表 4-1 為壓力機 J23-25 技術參數：（沖壓模具簡明設計手冊表 13.10，P389） 表 4-1 壓力機參數 型 號J23-25 公稱壓力/kN250 滑塊行程/mm65 最大傾斜角度30 最大閉合高度/mm270 閉合高度調節量/mm55 墊板尺寸（厚度 mm孔徑 mm）50200 模柄孔尺寸（直徑 mm深度 mm） 4060 前后370工作臺尺寸 左右560 4.3

46、壓力中心的確定壓力中心的確定 根據凹模孔口圖，如圖所示將根據凹模孔口圖，如圖所示將 xOy 坐標系建立在圖示的對稱中心線上，沖裁輪廓線按幾何坐標系建立在圖示的對稱中心線上，沖裁輪廓線按幾何 圖形分解為圖形分解為 L1-L7，共個，共個 7 個基本線段，用解析法求的該模具的壓力中心點個基本線段，用解析法求的該模具的壓力中心點 C 的坐標的坐標,如圖如圖 基本要素長度以及壓力中心的坐標值如下：基本要素長度以及壓力中心的坐標值如下：L1=92.8872mm（- 41.5，21.6），），L2=33.2mm（0，31.6），），L3=12.56mm（36，21.6），）， L4=12.56mm（0，1

47、1.6），），L5=47.1mm（-24，-37），）， L6=25.12mm（30，-37），），L7=4mm（24.-33） 基本要素長度合計基本要素長度合計 L=227.4272，壓力中心坐標值的合計，壓力中心坐標值的合計 X=24.5Y=12.4 由以上計算結果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏離原點較由以上計算結果可以看出，該工件沖裁力不大，壓力中心偏離原點較 小，為了模具的加工和裝配，模具中中心任然選擇在坐標的原點。小，為了模具的加工和裝配，模具中中心任然選擇在坐標的原點。 第五章 凸凹模的設計 沖裁件的尺寸精度取決于凸，凹模刃口部分的尺寸。沖裁的合理間隙也要靠凸， 凹模刃口部

48、分的尺寸來實現的保證。正確地確定刃口部分尺寸是相當重要的。 5.1 尺寸計算原則 1） 落料件的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，設計落 料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上，設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取 在凹模上。 2） 考慮到沖裁時凸，凹模的磨損，在設計凸，凹模刃口尺寸時，對基準件刃口尺 寸在磨損后增大的，應取工件尺寸公差范圍內較小的數值。對基準件刃口尺寸在磨 損后減小，應取工件尺寸公差范圍內較大的數值，在凸，凹模磨損到一定程度的情 況下，仍能沖出合格的零件。 3) 確定模具刃口制造公差時，要既能保證工件的精度要求，又能保證有合理的間 隙數值，一般模具制造精度比工

49、件精度高 3-4 級 5.2 凸、凹模刃口尺寸計算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影響沖裁件的尺寸精度。模具的合理間隙值 也靠凸凹模刃口尺寸及其公差來保證。因此，正確確定凸凹模刃口尺寸和公差，是沖 裁模具設計中的一項重要工作。 凸模、凹模工作部分尺寸即凸、凹模刃口尺寸的計算，有兩種計算方法，第一種 計算方式是凸模與凹模圖樣分別加工法計算；第二種計算方法是凸模與凹模配作法。 該沖件尺寸較多，若采用分開加工法計算，計算繁瑣，且計算量較大，不宜采用， 故采用第二種算法：凸模與凹模配作法。 （1）凸模或凹模磨損后會增大的尺寸-第一類尺寸 A Aj=(Amax-x) 4 1 0 （2）凸模或凹模磨損后

50、會減小的尺寸-第一類尺寸 B Bj=(Bmin+x) 0 4 1 （3）凸模或凹模磨損后基本不變的尺寸-第一類尺寸 C Cj=(Cmin+) 2 1 8 1 其中，x 為磨損系數。 查表得： 工件精度 IT10 級以上 x=1 工件精度 IT1-IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=0.5 因為本工件尺寸均為基本尺寸，故按 IT14 級精度，x=0.5。 在所有的尺寸中， 屬于 A 類尺寸的有：、 0 0.52 20 0 0.62 35 屬于 B 類尺寸的有： 、 0.20 0 15 0.43 0 12 0.30 0 4R 0.30 0 5R 屬于 C 類尺寸的有：50 0.4 注：

51、凸模或凹模磨損后將會增大的尺寸第一類尺寸 A。 凸模或凹模磨損后將會減小的尺寸第二類尺寸 B。 凸模或凹模磨損后會基本不變的尺寸第三類尺寸 C。 其中，x 為磨損系數。 具體計算如表 5.1。 表 5-1 工作零件刃口尺寸計算 尺寸類型 公稱尺寸公式計算后尺寸備注 0 0.52 20 0.13 0 19.74 0 0.62 35 )4/1( 0 )max(xAAj 0.16 0 34.69 落料 0.30 0 5R 0 )4/1( )min( xBBj 0 0.075 5.15R 中心距500.4 Cj=(Cmin+0.5) 8 1 500.1 15 0 0.05 15.1 12 0 0.11

52、 12.215 沖孔 R4 0 )4/1( )min( xBBj 0 0.075 4.15R 凸凹模尺寸中落 料凸模刃口尺寸 與落料凹模尺寸 配作，沖孔凹模 刃口尺寸與沖孔 凸模刃口尺寸配 作，保證雙邊間 隙為 0.15- 0.19。 孔心距 501 . 0 5.3 凸模、凹模、凸凹模的結構設計 沖孔凸模的設計，由于模具需要在凸模外面裝推件塊，因此設計成直柱的形狀。 尺寸標注如圖所示。 凹模的刃口形式，考慮到本例生產批量較大，所以采用刃口強度較高的凹模，即 圖 所示的刃口形式。凹模的外形尺寸按式： HKb0.2577.5mm19.375mm，c1.5H29.0625mm。根據需要選擇的尺寸要大

53、 于理論計算值，根據凹模板標準選擇凹模規格為：16012525 本模具為復合沖裁模，因此除沖孔凸模和落料凹模外，必然還有一個凸凹模。凸 凹模的結構簡圖如圖 5-3 所示。校核凸凹模的強度：按式得凸凹模的最小壁厚 m1.5t2.25mm，而實際最小壁厚為 5mm，故符合強度要求。凸凹模的外刃口尺寸 按凹模尺寸配制，并保證雙面間隙 0.15-0.19。 凸模、凹模、凸凹模三個零件的平面圖如圖 5-1、圖 5-2、圖 5-3、圖 5-4 所示： 圖 5-1 沖圓孔凸模 圖 5-2 沖長圓孔凸模 圖 5-3 落料凹模 圖 5-4 凸凹模 第六章 模具主要零部件設計 6.1 定位方式的選擇 定位方式的選

54、擇通俗的說既是選擇定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件 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。 定位零件基本上都已標準化，可根據坯料和工序件形狀、尺寸、精度及模具的結 構形式與生產效率要求等選用相應的標準。 因為該模具采用是條料，控制條料的送進方向采用導料銷，無側壓裝置。控制條 料的送進步距采用固定擋料銷定距，而第一件的沖壓位置因為條料長度有一定余量， 可以靠操作工目測來確定。 6.2 卸料出件方式的選擇 卸料與出件裝置的作用是當沖模完成一次沖壓之后，

55、把沖件或廢料從模具工作零 件上卸下來，以便沖壓工作繼續進行。通常，把沖件或廢料從凸模上卸下來稱為卸料。 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 , 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（彈簧或彈簧）組成；彈性卸料裝置可安裝于上模 或下模，依靠彈簧或彈簧的彈力來卸料，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切斷成 數塊，從而實現卸料的一種卸料零件。 出件裝置的作用是從凹模內卸下沖件或廢料。我通常把超過上模內的出件裝置稱 為推件

56、裝置；把裝在下模內的稱為頂件裝置。 綜合考慮該模具的結構和使用方便，以及工件料厚為 1.5mm，卸料力也比較小， 故可采用彈性卸料裝置，卸料裝置由卸料板、卸料螺釘和橡膠組成。沖制的工件由推 板、推銷和推件塊組成的剛性推件裝置，沖孔的廢料可通過凸凹模的內孔從沖床臺面 孔漏下。 6.3 模架的選擇 模架是由上、下模座、模柄及導向裝置（最常用的是導柱、導套）組成，模架是 整副模具的骨架，模具的全部零件都固定在它的上面，并且承受沖壓過程中的全部載 荷。模架的上模座通過模柄與壓力機滑塊相連，下模座用螺釘壓板固定在壓力機工作 臺面。上、下模之間靠模架的導向裝置來保持其精確位置，以引導凸模的運動，保證 沖裁

57、過程中間隙均勻。改模具選擇后側導柱模架。 上模座： L/mm=160mmHmmB/125 45 下模座：L/mm160mmHmmB/125 50 導柱：d/mm L/mm=25 180 導套：d/mm L/mm D/mm= 上墊板的厚度定為：8mm 下墊板的厚度定為：8mm 凸模固定板厚度為：20mm 凸凹模固定板厚度為：20mm 凹模厚度：25mm 卸料板厚度取：15mm 模具的閉合高度： H222.5mm 模 第七章 繪制模具總裝圖及零件圖 運用 Auto CAD 軟件，按照上述幾章設計的尺寸，繪制模具裝配總圖及各零件圖。 總裝配圖按照 0#圖紙繪制，零件圖則按照其它型號的圖紙繪制。圖樣幅

58、面應符合國家 (GB4457.1-84)。 先繪制裝配草圖，經指導老師認可，才進行正式圖的繪制。繪圖過程中嚴格按照 國標制圖標準繪制。 7.1 裝配圖繪制 裝配圖應用足夠說明模具構造的投影圖及必要的剖面圖、剖視圖，一般主視圖和 俯視圖應對應繪制。還要注明必要尺寸，如模具高度、輪廓尺寸以及裝配保證的有關 尺寸和精度。畫出排樣圖，填寫詳細的零件明細表和技術要求。裝配結構圖如圖 9-1： 圖 9-1 模具總裝圖 7.2 模具零件圖的繪制 見附圖 第八章第八章 模具零件加工工藝模具零件加工工藝 8.18.1 直徑直徑 1515 沖孔凸模加工工藝過程沖孔凸模加工工藝過程 材料：T10A 硬度：58-62

59、HRC 表 8.1 沖孔凸模加工工藝過程表 序號工序名工序內容 1備料鍛件（退火狀態）：2050mm 2熱處理退火，硬度達到 180-220HB 3車 1. 一端面，打頂尖孔，車外圓至19mm，掉頭車另一端 面，長度尺寸為 38mm,打頂尖孔 2 雙頂尖頂，車外圓尺寸16mm 至要求。 4熱處理淬火 回火 硬度到 58-62HRC。 5磨削1.磨削外圓尺寸15.1 至要求。 6線切割切除工件斷面頂尖孔，長度為 45mm 的要求。 1 . 0 0 7磨削 1.磨削端面至0.4um。 a R 2.端面磨削至平行度 0.01 8檢驗檢驗入庫。 9鉗工裝配 。 8.2 凸凹模加工工藝過程凸凹模加工工藝

60、過程 材料：T10A 硬度：58-62 HRC 表 8.2 凸凹模加工工藝過程表 序號工序名工序內容 1備料鍛件（退火狀態）：824072mm 2粗銑銑六面見光 3平磨磨高度兩平面到尺寸 68mm 4鉗工 1 劃線 在長方一側留線切割夾位 6mm 后，劃凸模輪 廓中心線并劃凹模洞口中心線 2 鉆孔 按凹模洞口中心線鉆線切割穿絲孔 3 锪擴凸凹模落料沉孔到要求. 5熱處理淬火 回火 硬度達 58-62 HRC. 6平磨磨高度到 67.5mm 7線切割割凸模及四個凹模孔，并單邊留 0.01-0.02mm 研磨余量 8鉗工 1.研配凸凹模并配入凸凹模固定板 2.研配各側壁到 Ra0.8 9平磨 1.