1、江西省兵器高級(jí)技校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）江西省兵器高級(jí)技校2013級(jí)預(yù)備技師班畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 題 目： 專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 指導(dǎo)老師： 黃 凡學(xué)生姓名： 20 年 月 日緒論沖壓是一類典型的金屬加工工藝，它是利用金屬材料的塑性變形來(lái)改變毛坯材料的形狀和尺寸，獲得所需產(chǎn)品零件的加工過(guò)程。沖壓加工的特點(diǎn)：（1） 生產(chǎn)效率高（2） 材料利用率高（3） 精度高（4） 操作簡(jiǎn)便沖裁、彎曲、拉深、成形是四種最基本的沖壓加工工序，由此四種工序的組合可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜產(chǎn)品的沖壓加工。各種零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料、精度各異，所采用的沖壓加工方法也各不相同，但沖床、模具和材料是每一個(gè)沖壓過(guò)程不可缺少的。沖床、模具和材料是

2、沖壓加工的三個(gè)基本要素。與一般機(jī)械加工不同，沖壓過(guò)程對(duì)操作者的技術(shù)水平要求低，而相關(guān)的技術(shù)含量實(shí)際上體現(xiàn)在模具上，因此模具具有技術(shù)密集型的特點(diǎn)。冷沖模就是指進(jìn)行沖壓加工的模具，是沖壓加工的基本要素之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在各類模具中冷沖模所占的比例約為46。由于沖壓加工中產(chǎn)品的形狀、尺寸、精度甚至材質(zhì)等均由模具決定，所以其設(shè)計(jì)和制造對(duì)于提高沖壓加工水平、保證沖壓產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。此文作為參考。目錄（用自動(dòng)生成）第一部分 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.題目來(lái)源：生產(chǎn)實(shí)踐2.題目類型：設(shè)計(jì)3.設(shè)計(jì)擬達(dá)到的主要目標(biāo)及技術(shù)參數(shù)：1） 對(duì)沖壓件進(jìn)行工藝分析；2） 工藝方案比較，確定最佳工藝方案；3） 確定各工序模具結(jié)構(gòu)形式；

3、4） 工藝設(shè)計(jì)：計(jì)算毛坯尺寸；畫排樣圖；計(jì)算各工序沖壓力；選擇沖壓設(shè)備（型號(hào)和規(guī)格的確定）；模具壓力中心的確定；模具主要零件尺寸的確定，如凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算等（必要時(shí)，須進(jìn)行零件的強(qiáng)度校核）；5） 填寫沖壓工藝卡；6） 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；7） 畫裝配圖和零件圖；8） 校核壓力機(jī)安裝尺寸。4.設(shè)計(jì)具體任務(wù)： 模具裝配圖一份 凸模，凹模，凸、凹模固定板，導(dǎo)料板，定位板和壓邊圈等指定零件圖兩張 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份5.設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)圖樣全部用計(jì)算機(jī)繪制，符合最新制圖標(biāo)準(zhǔn)；投影正確，表達(dá)完整，布局合理。 注重模具結(jié)構(gòu)和裝配要求，功能滿足，實(shí)用可靠。 理論分析完整清楚；設(shè)計(jì)推導(dǎo)簡(jiǎn)明扼要；計(jì)算正確可靠。避

4、免冗長(zhǎng)，反對(duì)抄襲。6.技術(shù)難點(diǎn)： 總體布置方案，模具結(jié)構(gòu)總裝圖。7.重要提示： 模具結(jié)構(gòu)總裝圖中的公差與配合，工序的組合和順序確定。第二部分 設(shè)計(jì)過(guò)程一、沖壓件的工藝分析.1、材料：該沖壓件的材料是 XXXXXX鋼具有較好的可沖壓性能，查表1的特性如下：表1材料特性 牌號(hào)材料狀態(tài)抗剪強(qiáng)度（/ MPa）抗拉強(qiáng)度（/ MPa）XXX2、零件結(jié)構(gòu)： 3、尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可IT14級(jí)確定工件尺寸的公差。按附錄D1沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例查得各尺寸公差為：零件外形如圖一 圖一 零件圖2、沖壓工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型1）沖壓工藝方案的確定（主要寫根據(jù)給你的零件及批量，選擇合理的工藝

5、方案）2）模具機(jī)構(gòu)形式的確定三、沖壓件主要工藝參數(shù)計(jì)算1）毛坯的尺寸計(jì)算該毛坯的工件展開圖如圖2所示。 圖二 毛坯的工件展開圖則毛坯的外形尺寸為：查表XXXXXX可查得沖裁時(shí)的搭邊值為 則條料寬度為： 送料步距為：將步距取整為 2）壓力中心的計(jì)算 因?yàn)樵摴ぜ禽S對(duì)稱圖形，所以其重心在對(duì)稱中心線上，計(jì)算壓力中心時(shí)，僅考慮X方向的值就可以了設(shè)模具的壓力中心坐標(biāo)為 等半徑圓弧段的壓力中心，位于任意角度的角平分線上，切距離圓心為的點(diǎn)上，且圖三 壓力中心計(jì)算各段距離圖示 四、 沖壓工藝力的計(jì)算計(jì)算沖裁力的目的是合理地設(shè)計(jì)模具和選擇壓力機(jī)。影響沖裁力的因素很多，主要的有材料機(jī)械性能與厚度、零件形狀尺寸、模

6、具間隙波動(dòng)及刃口鋒利程度等的影響。1、 落料力 考慮到凸、凹模刃口的磨損，模具間隙的波動(dòng)，材料力學(xué)性能的變化以及材料厚度偏差等因素，實(shí)際所需的沖裁力還需增加30%，故選擇沖床時(shí)的沖裁力（N）應(yīng)為按沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例式（2-7）： =1.3Lt=Lt式中 落料力（N）； L工件外輪廓周長(zhǎng)，通過(guò)計(jì)算L=127.06mm； t材料厚度，t=1mm； 材料的抗剪強(qiáng)度（MPa）。由沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例書末附錄A1查得=260340MPa 材料的抗拉強(qiáng)度（MPa）。由沖模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例書末附錄A1查得= 295430MPa 落料力則為： =2、沖孔力沖裁模設(shè)計(jì)時(shí)，為了合理設(shè)計(jì)模具及設(shè)備，必須計(jì)算沖裁力。壓力機(jī)的噸

7、位必須大于所計(jì)算的沖裁力。以適應(yīng)沖裁的要求。平刃口模具沖裁時(shí)，其理論沖裁力（N）可按下式計(jì)算： 式中： L沖裁件周長(zhǎng)； t材料厚度； 材料抗剪強(qiáng)度（Mpa）。 選擇設(shè)備噸位時(shí)，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動(dòng)等因素，實(shí)際沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 式中： F最大可能沖裁力（稱沖裁力） 材料抗拉強(qiáng)度（Mpa）卸料力、推件力和頂件力一般采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。由于沖裁中材料的彈性變形及摩擦的存在，沖裁后帶孔的部分的材料會(huì)緊箍在凸模上，而落下部分的材料會(huì)緊卡在凹模洞口中。從凸模上卸下緊箍著的材料所需的力稱為卸料力；把落料件從凹模洞口順著沖裁方向推出去的力稱為推件力。影響卸料力、推件力的因素很多，如材

8、料的種類，材料厚度，沖裁間隙，零件形狀尺寸以及潤(rùn)滑情況等。所以這些力通常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算3、卸料力 式中： 卸料力（KN）； F沖裁力（KN）； 卸料力系數(shù)（見表xxxxxxx） =4、頂件力 式中： 頂件力（KN）； F沖裁力（KN）； 卸料力系數(shù)（見表2-20） = 5、壓料力 壓料力的值可以近似的取彎曲力的30%80%，即 7、降低沖裁力的方法在生產(chǎn)中，當(dāng)壓力機(jī)的噸位不足時(shí)，可采用凸模的階梯布置(各凸模工作端面不在一個(gè)平面)；斜刃沖裁(沖孔凸模或落料凹模作成斜刃)或加熱沖裁等措施以降低沖裁力。如圖四所示：圖四 減小沖裁力的方法a) 斜刃落料； b)斜刃沖孔； c)梯形布置沖頭本設(shè)計(jì)中因?yàn)?/p>

9、沖裁力較大，需要分成幾次沖裁所以選用凸模階梯布置的形式（C）。8、沖壓設(shè)備的選擇為安全起見，防止設(shè)備的過(guò)載，可按公稱壓力是總壓力1.61.8倍的形式來(lái)計(jì)算選取壓力機(jī)。壓力機(jī)是沖壓加工的基本要素之一，為沖壓加工過(guò)程提供沖壓力。壓力機(jī)種類很多，典型的有曲柄連桿式、液壓式、數(shù)控式及高速?zèng)_床等。壓力機(jī)選擇時(shí)主要考慮的因素包括：（1） 提供足夠的成形力功率滿足要求。（2） 臺(tái)面要足夠大，能容納模具（3） 閉和高度合適，行程滿足沖壓要求。（4） 沖壓速度滿足生產(chǎn)率的要求（5） 精度和剛性有保證（6） 上料和出件滿足模具的使用要求（7） 操作安全、方便。根據(jù)計(jì)算可選取公稱壓力為xxxxxxxKN的開式雙動(dòng)壓

10、力機(jī)J23-16 公稱壓力： 滑塊行程： 最大閉合高度： 封閉高度調(diào)節(jié)量： 工作臺(tái)尺寸（前后左右）： 模柄孔尺寸（直徑深度）：五、工藝設(shè)計(jì)1）排樣圖設(shè)計(jì)1、排樣設(shè)計(jì)是多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，2、是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)之一。3、它影響到材料利用率、沖件質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)、成本和壽命。 本設(shè)計(jì)選用直排形式如圖五所示： 圖五 零件的排樣圖形式2）材料利用率的計(jì)算: 式中材料利用率； n一個(gè)進(jìn)距內(nèi)沖裁件的數(shù)目； A 沖裁件面積(包括內(nèi)形結(jié)構(gòu)廢料)； b條料寬度；h進(jìn)距。越大，廢料所占的面積就越小。一般將作為衡量毛坯排樣方案優(yōu)劣的指標(biāo)。材料利用率的計(jì)算有時(shí)候也可以整個(gè)條料為基礎(chǔ)或者以一塊板料為基礎(chǔ)計(jì)算。從

11、上式可看出 ，若能減少?gòu)U料面積，則材料利用率高。廢料可分為工藝廢料與結(jié)構(gòu)廢料兩種(圖3-1）。搭邊和余料屬工藝廢料，這是與排樣形式及沖壓方式有關(guān)的廢料；結(jié)構(gòu)廢料由工件的形狀特點(diǎn)決定，一般不能改變。所以只有設(shè)計(jì)合理的排樣方案，減少工藝廢料，才能提高材料利用率。排樣合理與否不但影響材料的經(jīng)濟(jì)利用，還影響到制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)與壽命、制件的生產(chǎn)率和模具的成本等技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，排樣時(shí)應(yīng)考慮如下原則： 提高材料利用率 (不影響制件使用性能前提下，還可適當(dāng)改變制件形狀)。 排樣方法使應(yīng)操作方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小且安全。 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命高。 保證制件質(zhì)量和制件對(duì)板料纖維方向的要求。 設(shè)計(jì)了如下方案毛坯

12、排樣方案：如圖六所示：圖六 毛坯排樣方案3）搭邊值的確定 排樣時(shí)零件之間以及零件與條料側(cè) 邊之間 留下的工藝余料，稱為搭邊。搭邊的作用是補(bǔ)償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質(zhì)量和送料方便。搭邊過(guò)大，浪費(fèi)材料。搭邊太小，沖裁時(shí)容易翹曲或被拉斷，不僅會(huì)增大沖件毛刺，有時(shí)還會(huì)拉入 凸 、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命，或影響送料工作。搭邊值通常是由經(jīng)驗(yàn)確定，表3-1所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。 表（3-1）搭邊a和a1數(shù)值(低碳鋼)a ,a1 分別是XXxxx,xxxxxmm。4）條料寬度的計(jì)算條料寬度：是指根據(jù)排樣結(jié)果確定的毛坯所需條料寬度方向的最小尺寸有式：BD2a 取

13、a=1.50mm B：條料寬度的理論值D：垂直于送進(jìn)方向的毛坯最大輪廓尺寸則 B六、主要工作部分尺寸的計(jì)算 落料凹模、沖孔凸模、凸凹模和彎曲凸模的工作關(guān)系如模具總裝圖十二所示：根據(jù)表211查得，沖裁模的初始雙邊間隙Zmin =xxxx,Zmax=xxxxx為注公差按IT14級(jí)精度要求計(jì)算。沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，其雙面間隙用Z表示，單面間隙為Z/2，沖裁間隙的大小對(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、沖裁力、模具壽命等影響很大，所以沖裁間隙是沖裁設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的工藝參數(shù)。沖裁間隙值的選取對(duì)工件質(zhì)量，沖裁力的大小，模具的壽命都有顯著影響，沖裁間隙較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)廢料穿過(guò)板料而隨凸模上升的現(xiàn)象，也

14、會(huì)使脆性材料從凹模孔中高速穿出以至危及操作者的安全，由 沖壓工藝及沖模設(shè)計(jì)表3-10選擇間隙 材料10#鋼 厚度t最小間隙Z最大間隙Z1mm0.13mm0.16mm由于各類間隙值之間沒(méi)有絕對(duì)的界限，因此，還必須根據(jù)沖裁件的情況、模具結(jié)構(gòu)沖壓方法以及模具加工方法等因素，酌情增減間隙值。如：1）對(duì)于尺寸精度、斷面垂直度要求高的沖裁件，應(yīng)選用較小間隙值。對(duì)于尺寸精度和斷面垂直度要求不高的沖裁件，應(yīng)降低沖裁力、提高模具壽命為主，可采用大間隙值。2）在同樣條件下，非圓形凸、凹模刃口形狀比圓形間隙大。沖孔落料的間隙大。3）凹模為斜壁刃口時(shí)，應(yīng)比直壁刃口間隙小。4）高速?zèng)_裁時(shí)模具容易發(fā)熱，間隙應(yīng)增大。5）熱

15、沖時(shí)材料強(qiáng)度低，間隙應(yīng)比冷沖時(shí)減小。6）沖裁熱扎硅鋼片應(yīng)比冷扎硅鋼片的間隙大。7）電火花穿孔加工凹模型孔時(shí)，其間隙應(yīng)比磨削加工時(shí)小。一般平刃口模具沖裁力可按下式計(jì)算磨損系數(shù)X的值查表得其值1、 刃口尺寸的計(jì)算落料的尺寸取決于凹模尺寸，沖孔件的尺寸取決于凸模的尺寸也就是落料模尺寸以凹模為基準(zhǔn)，沖孔的尺寸以凸模為基準(zhǔn)。 對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸的磨損后增大的，其刃口的公稱壓力尺寸應(yīng)取尺寸公差范圍較小的數(shù)值，對(duì)基準(zhǔn)件刃口尺寸在磨損后減小其刃口的公稱尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍的較大數(shù)值 采用凸凹模分開加工的方法1） 落料部分刃口的尺寸計(jì)算設(shè)沖模凸模、凹模分別按精度要求IT6和IT7的尺寸精度要求來(lái)計(jì)算，也可查表

16、來(lái)計(jì)算222 凸模的制造公差凹模的制造公差落料部分零件如圖七所示圖七 落料凹模零件 工序性質(zhì)沖件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料沖孔 ，分別為落料凸凹模的刃口尺寸（mm）； ，分別為沖孔凸凹模的刃口尺寸（mm）； D，d分別為落料件和沖孔件的基本尺寸（mm）； 分別凸凹模的制造公差，凸模按IT6，凹模按IT7，也可按表212選取，或取，； 制造的制造公差（mm）； 最小合理間隙（mm）； X磨損系數(shù)，其值在0.51之間。 L2=L3=L4=L= 校核 對(duì)于L2 對(duì)于L3 對(duì)于L4 因此，所有的尺寸是合適的。符合基本條件。2、沖孔刃口尺寸的計(jì)算（1） 凸模形式常見的圓形凸模結(jié)構(gòu)形式如圖八所示： （a）

17、( b ) （c） 圖八 常見的圓形凸模結(jié)構(gòu)形式圖a、c適用的沖裁直徑d=120mm,為避免應(yīng)力集中和保證強(qiáng)度與剛度方面的要求，而做成圓滑過(guò)渡的階梯形或在中部增加過(guò)渡階段。圖b適用的沖裁直徑d=830mm該設(shè)計(jì)中有1個(gè)圓形凸模，其中XXXXXX 孔。決定采用圖a的結(jié)構(gòu)。（根據(jù)自己的選）對(duì)于圓形凸模，GB286381的冷沖模標(biāo)準(zhǔn)已制訂出這類的凸模的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式與尺寸規(guī)格。設(shè)計(jì)時(shí)可按國(guó)標(biāo)選擇。對(duì)于非圓形凸模，采用臺(tái)階式凸模一般采用機(jī)械加工，當(dāng)形狀復(fù)雜時(shí)，成形部分常采用成型磨削。 常見的整體式凸模結(jié)構(gòu)形式如圖九所示：圖九 常見的整體式凸模結(jié)構(gòu)形式（2）凸模的長(zhǎng)度凸模長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)的需要來(lái)確定。由

18、于采用固定卸料板和導(dǎo)料板結(jié)構(gòu)，凸模的長(zhǎng)度應(yīng)該為：Lh1h2h3（1520）mm（26) 式中：h1、h2、h3分別為凸模固定板、卸料板、導(dǎo)料板的厚度。1520mm為附加長(zhǎng)度，包括凸模的修磨量，凸模進(jìn)入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。（3）凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為防止小凸模的折斷，常采用如圖十所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。圖十 凸模護(hù)套本次設(shè)計(jì)中直徑為12的孔，不需要采用護(hù)套，所以凸模采用整體臺(tái)階式凸模結(jié)構(gòu)。（根據(jù)自己的來(lái)選）（4）凸模強(qiáng)度校核在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，所以不用校核。但對(duì)于特別細(xì)長(zhǎng)的凸模或板料厚度較大的情況下，應(yīng)進(jìn)行壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核，檢查其危險(xiǎn)斷面的尺寸和自由長(zhǎng)度是否滿足強(qiáng)

19、度要求。 本次設(shè)計(jì)中凸模的長(zhǎng)度相同，凸模材料擬用Cr12MoV,最小的凸模是d=XXXmm，七、模具主要零件及結(jié)構(gòu)尺寸主要有上模座、下模座、落料凹模、沖孔凸模、彎曲凹模、凸凹模、活動(dòng)凸模、卸料板、壓料板、固定板、墊板等零件組成。、 卸料零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。該模具采用彈性卸料裝置初定下卸料板用11根彈簧，根據(jù)工廠經(jīng)驗(yàn)可求出彈簧最大的工作負(fù)荷。 并根據(jù)來(lái)選彈簧。= =由書中數(shù)據(jù)可選用3438號(hào)彈簧。其其工件彈簧序號(hào)H= H=+(=5mm)故選用36號(hào)彈簧，鋼絲直徑為xxx，自由狀態(tài)下高度為xxxx 彈簧的裝配高度為下卸料板厚度取xxxx，根據(jù)結(jié)構(gòu)選用xxxxxxxxxx標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)孔與凸凹模間隙為xxxxx同理，根據(jù)模具設(shè)計(jì)尺寸，上卸料裝置的基本結(jié)構(gòu)，上卸料裝置選取兩個(gè)xxxxx號(hào)彈簧，外徑D=xxxxxxxx，直徑鋼絲為xxxx，自由狀態(tài)下高度H=xxxx；裝配高度H=x 2、 凸凹模外形尺寸的計(jì)算可知凸凹模的壁厚有足夠的強(qiáng)度。根據(jù)下卸料板彈簧和下