1、目錄 目錄.1一 緒論.21.1 中國沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀.2 1.2 中國沖壓模具的發(fā)展方向.3二 零件分析.42.1 工藝分析.42.2 確定最佳工藝方案.5三 工藝計算.63.1 材料利用率的計算.63.2 沖裁力的計算.73.3 卸料力，推件力，和頂件力的計算.73.4 壓力中心的確定.83.5 凸，凹模間隙值的確定.8四 凸，凹模刃口尺寸的計算.94.1 凸，凹模刃口尺寸的確定原則.94.2 凸，凹模配合加工時的工作部分尺寸.9五 模具結(jié)構(gòu).115.1 模具工作零件及其緊固方式.115.2 模具的卸料，頂料機構(gòu).11六 壓力機的選擇.11七 標準件的選擇.12八 模具材料和熱處理要求.

2、138.1 沖裁模凸凹模材料選取的原則.138.2 模具材料的熱處理.13 小結(jié).13九 參考文獻.14一 緒論1.1中國沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀中國沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀改革開放帶了我國的經(jīng)濟進入高速發(fā)展的時期，模具的市場的需求量也進一步的增加。模具行業(yè)也一直以15%左右的增速再發(fā)展。因此帶來的模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分的巨大變化，一些國有專業(yè)模具廠也如雨后春筍般的建立起來，同時也帶來了以集體、獨資、私營和合資等形式的快速發(fā)展。賦有“模具之鄉(xiāng)”的浙江寧波和黃巖地區(qū)是現(xiàn)今我國規(guī)模最大的兩個地方；廣東地區(qū)也漸漸掀起了開建模具廠的浪潮；其中科龍、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資或是外商獨資形式

3、的模具企業(yè)現(xiàn)也有幾千家。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/C

4、AM技術(shù)方面取得了顯著進步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點實驗室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛

5、等等，致使相當一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進口。1.2中國沖壓模具的發(fā)展方向模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價格低”的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展如下幾項：(1)全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可

6、能。(2)高速銑削加工國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。(3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車

7、、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數(shù)控銑一樣)，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計這一技術(shù)將得到發(fā)展。(5)提高模具標準化程度我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進表面處理技術(shù)選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模

8、具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動化、智能化模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。 (8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量監(jiān)測控制系統(tǒng)。我國沖壓模具與發(fā)達

9、國家企業(yè)之間的差距不小，因此要發(fā)揮整體優(yōu)勢和綜合競爭力，要加強統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、完善合作機制，創(chuàng)造性地工作。也需要加大對模具相關(guān)專業(yè)人才的綜合素質(zhì)培訓(xùn)投入。二 零件分析2.1工藝分析這三個工件形狀簡單，規(guī)則尺寸適中，最高尺寸精度IT6級，均符合沖裁件的工藝要求。但要求三個工件套料生產(chǎn)，由于沖孔和落料的工藝計算不同，必須先明確圖1中34mm和22mm兩個尺寸的工藝性質(zhì)，是沖孔還是落料，即是內(nèi)孔的精度高，還是外圓。考慮到一般墊片的使用要求，我們將兩者均視為沖孔。2.2確定最佳工藝方案這三個工件的沖壓工序都很簡單，用條料毛坯大批量生產(chǎn)也很正常，主要問題是如何進行工序組合，圖A,B,C是三種可行的工藝方案的排

10、樣圖。(A)(B)C方案A是用四步級進模生產(chǎn)，矩形側(cè)刃加刀正銷定位；方案B是三個工件一次復(fù)合生產(chǎn)；C方案是兩部復(fù)合一級進模生產(chǎn)。對它們加以比較不難發(fā)現(xiàn)：方案A的特點是模具結(jié)構(gòu)簡單，制造和維修方便，但模具尺寸比其他兩方案打的多，材料利用率也比另兩個方案稍高（約6%左右）；方案B的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修都比較麻煩，取件也不方便，但毛坯定位簡單，模具總體尺寸小；方案C是用兩道復(fù)合工序組成否認級進模來生產(chǎn)，模具尺寸和復(fù)雜程度似乎都介于A和方案B之間，但是，由于它在模具的不同位置分別復(fù)合兩道工序，模具的卸料，頂件機構(gòu)會更復(fù)雜，毛坯定位若不用側(cè)刃，則還需初始擋料銷，綜合起來，還不如前兩個方案，故淘汰之，

11、至于方案A和方案B哪個更合理，要綜合多方面情況而定，由于復(fù)合模的結(jié)構(gòu)比較有特色，級進模結(jié)構(gòu)比較簡單，所以選用方案B。三 工藝計算3.1材料利用率的計算根據(jù)板料厚t=0.5mm,查表得a=1.5mm,a1=1.2mm;條料寬度B為：B=2R+2a=43mm送料進距h為：h=2R+a1=41.2mm工件實際面積A0A0=R2+4*3*3r2=1191.8mm2所用材料面積A=43*41.2=1771.6mm2一個進距內(nèi)的材料利用率=1191.8/1771.6=67.3%3.2沖裁力的計算計算沖裁力的目的是為了合理選擇壓力機和設(shè)計模具，壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力，以適應(yīng)沖裁的要求，沖裁力的大

12、小主要與材料力學(xué)性能，厚度，沖裁件分離的輪廓長度有關(guān)，平刃口模具沖裁時，沖裁力F可按下式進行計算 F=kLt式中L沖裁件周邊長度（mm）t材料厚度（mm） 材料抗剪強度 K系數(shù)，一般取1.3一般情況下，材料的b=1.3,為計算方便也可以用下式計算沖裁力FF=Ltbb為材料抗拉強度（MPa）查表得Q235結(jié)構(gòu)鋼的抗拉強度為432461MPa沖裁周長L=3.14（40+34+22+11.3）+4*（3+3） =361mm所以F沖=Ltb=361*0.5*461=83.21 kN3.3 卸料力，推件力，和頂件力的計算當上模完成一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內(nèi)，模面上的材料因

13、彈性收縮而會緊箍在凸模上，為了使沖裁工作連續(xù)操作方便，必須將套在凸模上的材料，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出，從凸模刮下材料所需的力稱為卸料力，從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的力稱為推料力，從凹模內(nèi)向上頂出制件所需的力稱為頂件力。F卸，F(xiàn)推，F(xiàn)頂，是由壓力機和模具卸料，推料，頂件裝置獲得的，影響這些力的因素主要材料力學(xué)性能，材料厚度，模具間隙，凹凸模表面粗糙度。零件的形狀和尺寸，以及潤滑情況等，要準確計算這些力是困難的實際生產(chǎn)常用下列經(jīng)驗公式計算推件力：F推=nK1F頂件力：F頂=K2F卸料板：F卸=K3FF沖裁力 n為同時梗塞在模內(nèi)的零件數(shù) n=h/t h圓柱形凹模腔口高度 查

14、表得K1=0.063 K2=0.08 K3=0.0450.055結(jié)合模具結(jié)構(gòu)可知，只需計算卸料力和頂件力推件力： F頂=K2F=0.08*83.21kN=6.66kN卸料板：F卸=K3F沖1=0.05*83.21*（）kN=1.72kN總沖壓力為：F總=F沖+F頂+F卸=91.6kN3.4壓力中心的確定該三個墊片零件為對稱形狀的沖裁件，其壓力中心位于輪廓圖形的幾何中心，即圓心3.5凸，凹模間隙值的確定凸，凹模間隙對沖裁件斷面質(zhì)量，尺寸精度，模具壽命以及沖裁力，卸料力，推件件等有較大的影響，所以必須選擇合適的間隙。沖裁間隙數(shù)值主要按制件質(zhì)量要求，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值來選用。查冷沖壓模具設(shè)計與制造表2.1

15、2，該沖裁件為Q235鋼板，板料厚度為0.5mm,故初始沖裁間隙為：Zmax=0.06mm, Zmin=0.04mmZmaxZmin=0.02mm0.05mm四 凸，凹模刃口尺寸的計算4.1凸，凹模刃口尺寸的確定原則A 落料模先確定凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最小極限尺寸，以保證凹模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格制件，凸模刃口的標稱尺寸應(yīng)比凹模小一個最小合理間隙。B 沖孔模先確定凸凹模刃口尺寸，其標稱尺寸應(yīng)取接近或等于制件的最大極限尺寸，以保證凸模磨損到一定尺寸范圍內(nèi)，也能沖出合格的孔，凹模刃口的標稱尺寸應(yīng)比凸模大一個最小合理間隙。C 選擇模具刃口制造公差時，要考慮工件精度

16、與模具精度的關(guān)系，既要保證工件的精度要求，又要保證有合理的間隙值。一般沖模精度較工件精度高23級。工件尺寸公差應(yīng)按“入體”原則標注為單向公差，所謂“入體”原則是指標注工件尺寸公差時應(yīng)向材料實體方向單向標注，即:落料件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為零，下偏差為負。4.2 凸，凹模配合加工時的工作部分尺寸對于沖裁復(fù)雜形狀沖件的模具或薄板零件的模具，為了保證沖裁凸，凹間有一定的間隙值，其凸，凹模常采用配合加工方法。凸，凹模工作部分尺寸計算：其落料件按凹模磨損后尺寸增大，減小和不變的規(guī)律三種；沖孔件按凸模磨損后尺寸增大，減小和不變的規(guī)律三種。第一類尺寸：落料凹模或沖孔凸模磨損后尺寸將會增大，計

17、算公式為：A類： Aj=(Amaxx*)B 類: Bj=(Bmin+x*)C 類： Cj=(Cmin+0.5)式中Aj，Bj，Cj基準件尺寸Amax，Bmin，Cmin相應(yīng)工件的極限尺寸工件公差基準件制造公差本復(fù)合模的工作零件包括一個落料凹模，一個沖孔模和三個凸凹模，為使配做刃口時工藝性最好，選定落料凹模，沖孔凸模和一個凸凹模作為基準件，它們的刃口尺寸計算過程見下表，其他刃口按相關(guān)基準件的實際尺寸配做，保證雙面間隙為0.040.06。注意：34mm和22mm兩個尺寸均按沖孔性質(zhì)對待；零件未標注公差均取IT6級，并按“入體”原則標注，由于形狀規(guī)則，易于加工，基準件刃口尺寸公差均取較小值：0.02

18、0.03?；鶞始锌诔叽缬嬎?單位mm)零件尺寸零件公差刃口性質(zhì)刃口磨損尺寸變化刃口磨損系數(shù)x刃口尺寸公差基準件刃口尺寸30.06落料凹模變大0.750.02(3-0.75*0.06)= mm30.06落料凹模不變無0.02（2.950.015）mm400.016落料凹模變大0.750.03(40-0.016*0.75)=340+0.0160.016沖孔凸模變小0.750.02(34+0.016*0.75)=220+0.0130.013沖孔凹模變大0.750.02522+0.013*0.75+Zmin=0.011沖孔凸模變小0.750.0211.3+0.75*0.011=零件公差由機械精度設(shè)計

19、與檢測基礎(chǔ)表3.2查得刃口磨損系數(shù)x由沖壓工藝學(xué)表2-7查得刃口尺寸公差由沖壓工藝學(xué)表2-6查得五 模具結(jié)構(gòu)5.1模具工作零件及其緊固方式模具有五個工作零件，落料凹模（件23）沖孔凸模（件11）和三個凸凹模（件6716），件111620在下模，件67在上模，沖壓工藝方案決定了三個凸凹模均為套筒式結(jié)構(gòu)。上模通過固定板2和襯套22定位及緊固件6和件7，下模通過固定板12和襯套10定位及緊固件11和件16，襯套22和件6和件7，襯套10與件11和件16之間，均為無間隙配合，且要求內(nèi)外圓同心，可在內(nèi)外圓磨床上一次裝夾，按相應(yīng)件的實際尺寸配磨。模具結(jié)構(gòu)非常緊湊，拆裝也很方便。5.2模具的卸料，頂料機構(gòu)此

20、模具卸料機構(gòu)復(fù)雜，上模除了有彈壓卸料板1卸除外圈廢料外，剛性打料機構(gòu)通過打板4，推板5傳力到推桿4和推桿8，件21直接打出沖孔廢料，件8則再通過推桿8打出零件2，零件1和3留在下模，其頂出由內(nèi)外頂料板17和18完成。由于件17底部不便安設(shè)頂桿，彈性力無法傳到件17，解決辦法是，將凸凹模16的側(cè)臂開三條縱向等高，周向均布的長形槽，連接銷9穿過此槽將內(nèi)外頂料板17,18剛性連接，使模具在工作時，外頂料板18能通過連接銷9帶動內(nèi)頂料板17同時作上下運動。要注意的是，件16側(cè)臂上的槽長度要足夠，防止工作時與件9干涉而破壞損壞模具，同時，還要保證件16刃口的強度。另外，件9與件17,18取較松的過度配合

21、，其一端攻小螺孔，是為了拆卸方便。六 壓力機的選擇壓力機的噸位應(yīng)等于或大于沖裁時的總力F壓F總 式中F壓為所選壓力機的噸位。F總為沖裁時的總力。根據(jù)總沖裁力的大小為91.6kN，故查冷沖壓模具設(shè)計與制造表7.10選取開式雙柱可傾壓力機，型號為J23-16主要參數(shù)標稱壓力 160kN滑塊行程 55mm最大封閉高度 220mm墊板厚度 40mm滑塊中心線至床身距離 160mm閉合高度調(diào)節(jié)量 45mm工作臺尺寸 370mm450mm模柄孔尺寸 40mm60mm七 標準件的選擇根據(jù)壓力機及模座，選擇后側(cè)導(dǎo)柱型模架，GB/T2851.31990，凹模周界為160mm100mm。上模板：L/mmB/mmH

22、/mm=20020045 GB2855.581 HT200下模板：L/mmB/mmH/mm=20020050 GB2855.581 HT200導(dǎo)柱：d/mmL/mm=32160 A32h5 GB2681.181導(dǎo)套：d/mmL/mmD/mm=3210543 A32H610543模架的閉合高度：170210mm墊板厚度：10mm內(nèi)凸凹模: 40mm中凸凹模：40mm外凸凹模：40mm凸模固定板厚度：16mm卸料板厚度：14mm由模具結(jié)構(gòu)可知模具閉合高度： H模=（45+10+40+40+10+50）=195mm八 模具材料和熱處理要求8.1沖裁模凸凹模材料選取的原則沖裁模的凹模承受較大的拉應(yīng)力，凸模承受力較大的壓應(yīng)力。凸凹模正常失效一般是由于刃口