1、目 錄引言. 5摘要 . 6Abstract .6第一章 零件的工藝性分析. 6第二章 工藝方案的選擇與確定. 7第三章 搭邊與排樣. 8第四章 計算沖壓力與壓力中心. 9第五章 初選設備.12第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定. 13第七章 模具的總體結構設計. 18第八章 工作零件的設計與計算 21第九章 其他工藝結構零件的設計與選用. 24第十章 校核設備 25第十一章 模具的裝配與試模. 26參考文獻. 27附錄. 27湘潭大學興湘學院 畢業論文（設計）任務書論文（設計）題目： 電池殼的沖壓模具設計 學 號： 2006183915 姓名： 謝豐林 專業： 機械設計制造及其自動化 指導教師：

2、 周里群 老師 一、主要內容及基本要求 對工件進行工藝分析。根據制件材料，形狀，尺寸等要求確定合適的成型工藝選定相應的成型設備和成型工藝參數，完成成型模具的設計，基本要求如下： 1.繪制成型模具裝配圖 1張 2.繪制成型模具全套零件圖 1套 3.編寫設計說明書 1份 二、重點研究的問題 根據制件材料，形狀，尺寸等要求如何確定合適的成型工藝選定相應的成型設備和成型工藝參數。了解各種不同材料的沖壓工藝及成型過程，了解模具凸、凹的計算過程，了解沖壓設備的各種工藝及成型過程。 三、進度安排序號各階段完成的內容 完成時間1 收集資料、查找相關的參考文獻1 周2確定成型工藝、選擇成型設備和成型工藝參數1

3、周3設計模具的主體結構、模具零件的設計與計算2 周4繪制成型模具裝配圖1 周5 繪制全套模具零件圖3 周6編寫設計說明書、翻譯英文資料1 周7 畢業答辯1 周8四、應收集的資料及主要參考文獻1. 肖景容、姜奎華主編. 沖壓工藝學. 北京：機械工業出版社. 2000 2. 馬正元、韓啓主編. 沖壓工藝與模具設計. 北京：機械工業出版社.2003 3. 張正修主. 沖模結構設計方法、要點及實例.北京：機械工業出版社.20074. 薛啓翔主編. 沖壓工藝與模具設計實例分析.北京：機械工業出版社.2008 5. 李名望主編.沖壓模具設計與制造技術指南. 北京：化學工業出版社.2008 6. 徐政坤主編

4、. 沖壓模具設計與制造. 北京：化學工業出版社, 2003 27引言本次設計，是我的一次較全面的設計能力訓練，通過這次訓練，我對模具基礎知識及工程力學、互換性與測量技術、機械制圖、金屬工藝學、工程材料等專業課的綜合運用有了一個較為系統全面的認識，同時也加深了對所學知識的理解和運用，將原來看來比較抽象的內容實現為具體化.這次課程設計初步掊養了我理論聯系實際的設計思想，鍛練了我綜合運用模具設計和相關課程的理論，結合和生產實際分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展了有關機械設計方面的知識。通過制訂設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考

5、慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結構設計，達到了解和掌握模具零件、機械傳動裝置和簡單模具的設計過程和方法，對如計算、繪圖、熟練和運用設計資料（包括手冊、圖冊、標準和規范等）以及使用經驗數據、進行經驗估算和處理數據等方面的能力進行了一次全面的訓練。因為本課程的主要目標是培養我們具有基本沖裁模設計能力的技術基礎課，因此通過設計的實踐，使我了解到模具設計的基本要求、基本內容和一般程序，掌握了機械零件常用的設計準則。針對課程設計中出現的問題查閱資料，大大擴展了我們的知識面，培養了我們在模具工業方面的興趣及實際動手能力，對將來我在模具方面的發展起了一個重要的作用。本次課程設計是我對所學知識運用的一

6、次嘗試，是我在機械知識學習方面的一次有意義的實踐。本次設計,我完全自己動手做,獨立完成自己的設計任務，通過這次設計，弄懂了一些以前書本中難以理解的內容，加深了對以前所學知識的鞏固。在設計中，通過非常感謝李應明老師的指導，使自己在設計思想、設計方法和設計技能等方面都得到了良好的訓練。等專業課的綜合運用有了附錄：圖紙情況（如需全套CAD圖紙，請聯系店家扣扣九七一九二零八零零）一 已知條件（1）如下圖(1-1)所屬為沖裁零件限位板零件名稱：限位板零件材料：Q235A生產要求：大批量生產圖1-1A表示Wc碳的含量在 0.14%0.22%的低硬鋼計算及說明備注第一章 零件的工藝分析（1）沖孔如圖（1-1

7、）所示零件尺寸，寬帶b=42mm,厚度t=3mm,滿足設計要求d>2t,且沖裁件外形由直線和圓弧組成，沒有尖角，且圓角半徑r>0.5t有利用模具壽命。零件沖孔d=29mm,查表1-1，已知材料Q235A屈服點大小235Mpa，選dt為最小孔，滿足要求。表 1-1自由凸模沖孔的最小尺寸(mm)材料圓孔方形孔矩形孔長圓孔鋼>700Mpa鋼=400-700Mpa鋼<400Mpa銅 黃銅d1.5td1.3tdtd0.9td1.2tdtd0.8td0.7td1.35td1.2td0.9td0.8td1.1td0.9td0.7td0.6t零件沖裁孔與邊緣的間距d=21-（292）=

8、6.5mm，d>t滿足設計要求。（2）沖裁精度2.6.7 沖裁斷面的表面粗糙度表2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度通過查上表2.6.7的沖裁斷面的表面粗糙度表Ra=12.5 ；查表2.6.8 沖裁件允許毛刺的高度：新建試模時0.05mm，生產時0.15mm。d為孔直徑t為材料厚度計算及說明備注第2章 工藝方案的選擇與確定（1） 根據沖裁件的形狀，分為沖孔和落料兩道工序，且為大批量生產，故選擇復合模。（2） 提出可能方案沖裁該零件，所需工序有：（a） 落料（b） 沖直徑29mm的孔 根據以上工序，可以有如下方案 方案一：先落料 再沖直徑29mm的孔； 方案二：在同一模具上同時完成沖直徑29m

9、m的孔和落料 比較以上兩種方案，第二種方案易實現自動化生產，且生產率高操作安全，適合大批量生產，所以選方案二。（3）沖模的生產過程簡圖如圖1-2圖1-2計算及說明備注第三章 搭邊與排樣（1）確定合理的排樣形式根據材料的經濟應用原則，材料利用率/0×F/× ，利用率越過越經濟，同時還要考慮沖裁件的精度要求，精度要求高的要留搭邊。  搭邊a和a1的數值查表1-4表 1-4搭邊a和a1數值(低碳鋼) 注：對于其他材料，應將表中數值乘以下系數：中等硬度鋼0.9，硬鋼0.8硬黃銅11.1 ， 硬鋁11.2故有： a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm)（2）確定條料寬度

10、和步距每次只沖一個零件的步距A的計算式為：A=D1+2a1=（51+21）+2*2.2=74.2（mm）條料寬度： B=（D+2a）=（18+55）+2*2.5=78（mm）（3）計算利用率選擇的排樣方式如圖1-3所示：材料利用率； 工件的實際面積； F0所用材料面積，包括工件面積與廢料面積； A 送料進距 (相鄰兩個制件對應點的距離)；B條料寬度。D1平行于送料方向的寬帶D垂直于平行于送料方向的寬帶計算及說明備注圖1-3工件的實際面積：F=52×55+3.14*9*9-2*（4*30）-3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(29×29)/4=33

11、61.40F0=A*B=74.2×78=5787.6材料利用率：/0×F/×=58.08第四章 計算沖壓力與壓力中心（1）沖裁力的計算普通平刃沖裁模 ，其沖裁力 P一般可按下式計算： FPtL 材料抗剪強度： =（1.2×t/d+0.6）*b 150(MPa)沖孔邊緣: L1=29×3.14=91.06(mm)落料邊緣： L2=21×3.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm)沖孔力： F1=L1t=91.06 ×150× 3=40977 N落料力 ： F2= L2t=305.02

12、 ×150× 3=137259 N沖裁力 ： F0=F1+F2= 178236 N考慮到模具刃口的磨損和凸凹模間隙的波動，材料的機械性能的變化，材料厚度偏差的，實際所需的沖裁力還要增加30，即： F=1.3×F0=231706.8 N 材料抗剪強度 ，見附表 (MPa)；     L沖裁周邊總長(mm)；     t材料厚度(mm)b抗拉強度為235(MPa)d-材料最大寬度計算及說明備注當上模完成 一次沖裁后，沖入凹模內的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內，模面上的材料因彈性 收縮而緊箍在 凸模上 。為

13、了使沖裁工作繼續進行，必須將箍在凸模上的材料料刮下 ,將梗塞在凹模內的制件或廢料向下推出或向上頂出。從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力 ；從凹模內向下推出制件或廢料所需的力，稱為推料力；從凹模內向上頂出制件需的力，稱為 頂件力 (圖1-5)。影響卸料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計算是困難的。在實際生產中常采用經驗 公式計算： 卸料力F F= 推料力F1n 1 F 頂件力 F F 圖 1-4 工藝力示意圖由下表1-5查的K=0.045 K1=0.05 K2=0.04材料厚度/（mm）KK1K2鋼0.10.1 0.50.5 2.52.5 6.56.50.1 0.0630.0550.

14、0450.0250.140.080.060.050.030.0650.0750.0450.0550.04 0.050.030.040.020.03解得：FQ=0.045×178436.7=8029.65 N FQ1=0.05×178436.7=8921.84 N FQ2=0.04×178436.7=7137.47 N（2）沖裁中心沖模的壓力中心，可按下述原則來確定：（a）對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。（b）工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。（c）形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力

15、中心。解析法的計算依據是：各分力對某坐標軸的力矩之代數和等于諸力的合力對該坐標軸力矩。求出合力作用點的座標位置 O0(x0, y)，即為所求模具的壓力中心如圖1-5圖1-5其中：X0=（X1+X2+X3+X4+X5）/5=66.2Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4P沖裁力(N)； K卸料力系數，其值為0.020.06(薄料取大值， 厚料取小值)； K推料力系數，其值為0.030.07(薄料取大值， 厚料取小值)； K2 頂件力系數，其值為0.040.08(薄料取大值， 厚料取小值)； n梗塞在凹模內的制件或廢料數量(nh/t); h直刃口部分的高(mm)；t材料厚度(mm)

16、。計算及說明備注第五章 初選設備（1）計算壓力機的表承壓力沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。     采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP總 FFF2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N247 KN 根據標稱壓力等參數查表1-7，可初選壓力機為：JH23-25壓力機型號J23-3.15J23-6.3J23-10J23-16FJH23-25JH23-40標稱壓力/KN31.563100160250400滑塊行程/mm253545707580滑塊行程2001701451208055最大封閉高度12015

17、0180205260330封閉高度調節量253535455565立柱間距/mm120150180220270340喉深/mm90110130160200250工作臺前后尺寸/mm160200240300370460工作臺左右尺寸/mm250310370450560700墊板厚度/mm303035405065墊板孔徑/mm100140170210260320模柄孔直徑/mm253030404050模柄孔深度/mm405555606070最大傾斜角454535353030電動機功率/kw0.550.751.11.52.25.5表1-7第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定已知沖裁件材料為Q235A鋼厚度t

18、=3mm,沖裁件精度IT12，查公差表1-8公差表1-8查的各尺寸如下圖1-6所示：FP總沖裁各工藝力的總和dd沖孔凹模基本尺寸(mm)；dp沖孔凸模基本尺寸(mm)； dmin沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)；制件公差 (mm)；x系數計算及說明備注沖裁模刃口尺寸計算的基本原則：落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔時孔的尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時，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。沖裁件內圓孔由沖孔制成，外形為非圓形落料而成，（a）沖孔凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式如下：   dp （ dminx)pdd=（dp+Z

19、min）+p通過查下沖裁件處始雙面間隙表1-9，表1-9 沖裁件處始雙面間隙材料厚度mm軟鋁含碳（0.080.2）%的鋼ZminZmaxZminZmaxZminZmax10.040.060.050.070.060.081.20.050.0840.0720.0960.0840.1081.50.0750.1050.090.120.1050.1351.80.090.1260.1080.1440.1260.16220.10.140.120.160.140.182.20.130.1760.1540.1980.1760.222.50.150.20.1750.2250.20.252.80.1680.2240

20、.1960.2520.2240.2830.180.240.210.270.240.33.50.2450.3150.280.350.3150.38540.280.360.320.40.360.444.50.3150.4050.360.450.4050.49p凸模下偏差，d凹模上偏差計算及說明備注 得到：Zmax=0.27mm Zmin=0.21mm Zmax-Zmin=0.06 mm沖孔部分沖裁凸模，凹模的制作公差，可查表1-10表110基本尺寸、mm凸模偏差p/mm凹模偏差d/mm基本尺寸、mm凸模偏差p/mm凹模偏差d/mm180.020.02>180 2600.030.04518 3

21、00.020.25>260 3600.0350.05>30 800.020.03>360 5000.040.06>80 1200.0250.035>5000.050.07>120 1800.30.04 查的： p=0.02 mm d=0.025 mm 有： p+d=0.045 mmZmax-Zminx系數，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間尺寸，與工件制造精度有關，按下列關系取值，也可查表1-11：當制件公差為 IT10以上，取x 當制件公差為 IT11IT13，取x0.75當制件公差為 IT14以下時，取x0.5。 表 1-11 系數x材料

22、厚度t()非 圓 形 圓 形 10.750.50.750.5工件公差 < 11224> 4 0.160.200.240.30 0.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.60 <0.16<0.20<0.24<0.300.160.200.240.30 計算及說明備注 查的x0.75 ，=0.24故得：dp （ dminx)+p=（29+0.75×0.21）+0.02=29.16+0.02dd=（dp+Zmin）-p=*（29.16+0.27）-0.025=29.43-0.025（b）落料落料時以落料凹模

23、設計為基準的刃口尺寸計算如下表表1-11 以落料凹模設計為基準的刃口尺寸計算工序性質 凹模刃口尺寸磨損情況 基準件凹模的尺寸圖2.3.3 (b)配制凸模的尺寸 落料 磨損后增大的尺寸 Aj（Amaxx)0.25 按凹模實際尺寸配制，保證雙面合理間隙2cmin 2cmax磨損后減小的尺寸 Bj（Bminx)0.25 磨損后不變的尺寸 Cj=(Cmin0.5)±0.125  注：Aj、Bj、Cj為基準件凹模刃口尺寸；Amax、Bmin、Cmin為落料件的極限尺寸。計算凹模各尺寸：查上表1-11的，尺寸42，52，55對應的x=0.75，尺寸18對應x=1磨損后增大的尺寸的：Aj

24、（Amaxx)0.2542mm的 ：A1= （42-0.75×0.25）+0.25/4=41.81+0.0652mm的： A2= （52-0.75×0.30）+0.30/4=51.81+0.0618mm的： A3= （18-1×0.18）+0.18/4=17.82+0.05圓弧R9，R21的尺寸為了保證分別與18mm，42mm相切，不用計算直接取其A3,A1值的一半。磨損后不變的尺寸：Cj=(Cmin0.5)±0.12544mm的 C1=（55+0.75×0.3）±0.125 ×0.3=54.78±0.04凸模的尺

25、寸按上述凹模相關尺寸配制，保證雙面間隙ZminZmax=0.210.27mm（前面以由表1-11查的）（C）模具間隙模具間隙即模具凸模與凹模之間的間隙，其對沖裁件的質量，沖裁力，模具壽命都有較大的影響。因此選擇合理的間隙，非常重要，確定合理間隙的方法如下：計算及說明備注 1. 理論確定法 如圖1-7，中的三角形ABC可確定合理的間隙，圖1-7 C = （t-h0）×t ×tg=t（1- h0/t）×tg 查下表1- 12 的 ：h0/t=0.2 ，=4°表1-12 h0/t與的值材料h0/t退火硬化退火硬化軟鋼 紫銅 軟黃銅0.50.356°5

26、°中硬鋼 硬黃銅0.30.25°4°硬鋼 硬青銅0.20.14°4°解得： C =3×（1-0.2）×tg4° =3×0.8×0.07 =0.168 mm Z=2c=0.336 mm2. 經驗法 材料為硬材料： t3mm Z=（8%10%）tt=13mm Z=（11% 17%）tt=35mm Z=（17% 25%）t 已知材料厚度為：t=3mm 解得： Z= 0.33 0.51 mm式中， h 凸 模切入深度；最大剪應力方向與垂線方向的夾角計算及說明備注第7章 模具的總體結構設計（1） 模具的類

27、型選擇根據沖裁件的結構特點，需沖孔和落料兩道工序方能完成零件成型，而且要進大批量的生產，綜合上述，課選擇正裝式復合模進行生產，其結構圖如圖1-7.。圖1-7在壓力機的一次工作行程中，在模具同一部位同時完成數道沖壓工序的模具，稱為復合模。計算及說明備注模具各部分名稱和代號等參數如下表1-12表1-12（2） 模架的選擇模架由上下模座，模柄及導向裝置（導柱，導套）組成。（a）模架的形式模架的形式選擇后側導柱模架，可縱橫送料，送料方便。其模架的形式結構如下圖1-8計算及說明備注圖1-8（b）導柱和導套導柱和導套的結構與尺寸都可以直接從標準中選取，選滑動導向的導柱導套，安裝尺寸示意圖如圖1-9. 圖1

28、-9計算及說明備注（c）模柄的選擇所作設計為大型，模具都通過模柄固定在壓力機滑塊上的，可使用螺釘固定。第八章 工作零件的設計與計算（1）凸模（a）凸凹模和凸模的結構形式由于沖裁件的落料件為非圓形的，可選擇直通式凸凹模，直通式凸模的工作部分和固定部分的形狀與尺寸做成一樣，這類凸模一般采用線切割方法進行加工。 1-10 整體式凸模 而沖孔凸模則選擇用臺階式凸模，如下圖1-11 圖1-11 標準圓形凸模計算及說明備注（b）長度計算凸模長度應根據模具結構的需要來確定。采用固定卸料板和導料板結構時，圖1-12所示，凸模的長度應該為：Lh1h2h3（1520）mm 圖1-12（c）材料和其他要求沖裁件的形

29、狀復雜，可選擇Cr12，熱處理為淬火；工作部份的粗糙度為：Ra0.80.4 um固定部分粗糙度為：Ra1.60.8 um（2）凹模(一)凹模洞口的類型 1. 凹模洞口的類型常用凹模洞口類型如圖1-14所示，其中a)、b)、c)型為直筒式刃口凹模。其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變。廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內的聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的影響。一般復合模和上出件的沖裁模用 a)、c)型，下出件的用b)或a)型。d)、e)型是錐筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小。但刃口強度差，刃磨后刃口

30、徑向尺寸略有增大 (如30時，刃磨0.1mm，其尺寸增大0.0017mm)。 圖 1-14 凹模洞口的類型h1、h2、h3、t分別為凸模固定板、卸料板、導料板、材料的厚度。1520mm為附加長度，包括凸模的修磨量，凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。凹模錐角、后角和洞口高度 h，均隨制件材料厚度的增加而增大，一般取1530、2°°、h410mm。計算及說明備注設計的為復合模和上出件的沖裁模用 a)型，洞口的主要參數可查下表1-13，得到：a=30 °、h10mm。表1-13 洞口的主要參數板料厚度t/mmah/mm0.50152°40.5

31、1152°512.5152° 62.5303°82. 凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定如圖1-15所示。 圖1-15凹模外形尺寸凹模厚度 HKb（15mm) 凹模壁厚 c(1.5)H (30mm)式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K是考慮板料厚度的影響系數。查表1-15根據凹模壁厚即可算出其相應凹模外形尺寸的長和寬，然后可在冷沖模國家標準手冊中選取標準值。 表 1-15 系數K值 b材料厚度t 5050 100100 200 2000.5

32、12330.30.20.150.10.350.220.180.120.420.280.20.150.50.350.240.180.60.420.30.22t=3mmb=73mm為沖裁件的最大外形尺寸；K是考慮板料厚度的影響系數查的： K = 0.5凹模厚度： HKb= 0.5×73=36.5mm （ 15mm) 凹模壁厚 ：c(1.52)H =（54.75 73）mm (3040mm)第九章 其他工藝結構零件的設計與選用1.定位零件模具上的定位零件的作用是將毛坯和半成品在模具上能夠正確的定位，根據毛坯的形狀，尺寸，模具的結構形式可選以下定位零件：導料板：用于條形料的送料，條料靠在一側

33、的導料板，沿著設計的方向送料。定位銷：為上下模座定位，保證沖裁精度。2.卸料和壓料零件（1）卸料板如圖1-16，為固定卸料板，適用于設計沖裁件卸料，作用為當凸凹模完成一次回程時，阻擋余料，使其脫落，卸料班為45鋼，熱處理為淬火硬度HRC4050。圖1-16（3） 頂件桿如圖1-17，為頂件桿，取直徑510mm，其與凹模內壁的間隙不宜過大，一般取0.10.2mm，但不小于0.05mm，頂件板的材料為45鋼。計算及說明備注3.緊固零件（1）沉頭螺釘：表1-12中17，用于固定導料板。（2）螺釘：表1-12中的，8，11，20用于固定模具固定板，從而固定凸凹模和凹模，保證沖裁精度。 第十章 校核設備

34、（1）壓力機和閉模高度的校核沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。     采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP總 FFF2=178436.7+8029.65+7137.47=246873.92 N247 KN 根據標稱壓力等參數查表1-7，可初選壓力機為：JH23-25，其閉模高度最大為260mm又由落料凸凹模標準查得，高度為101mm，符合要求，如下圖圖 1-16-2 閉模高度計算及說明備注第十一章 模具的裝配與試模（1） 模具安裝順序1. 清洗壓力機滑塊底面，工作臺和墊片平面及上下模座的頂面和底面。2. 降沖模置于壓力機工作臺或墊片上，移至近似工作位置。3. 觀察工件或廢料能否落下。4. 用手搬動飛輪或壓力機的寸裝置，是壓力機滑塊逐漸降至下極點。在滑塊下降過程中移動沖模，以便模柄進入滑塊中的模柄孔內。5. 調節壓力機至近