1、摘 要本論文應用專業所學課程的理論和生產實際知識，進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本技能，懂得怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，通過對比和結合實際生產需要，明白了單工序模、復合模、級進模各個優勢所在，了解了模具的基本結構，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規范和標準，同時各科相關的課程都有了全面的復習，獨立思考的能力也有了提高。本次設計主要是基座片級進模設計，精度一般，形狀較為復雜，生產批量是大批量。手工送料，材料為可伐合金。通過工藝性分析，次零件需要經過拉

2、深，沖孔，切口，整形，翻邊落料等工序完成，經計算決定采用級進模來完成加工，分別有側刃定距，沖工藝孔，切口，空工位，拉深，對拉深的底面整形，沖孔，空工位，落料翻邊這9個工序。模架選擇四角導柱式，導向精度高，前后左右都可以進料。關鍵字：落料，拉深，級進模ABSTRACTThis thesis applied professional curriculum theory and the actual production of knowledge, to cultivating and improving students ability to work independently with doi

3、ng a cold stamping mould design in practical training work, consolidated and expanded the course content of cold stamping mould design, grasps the methods and steps of cold stamping mould design, Master design basic skills of cold stamping mould, know how to analysis the parts manufaturability, dete

4、rmine the process. Through the comparison and combined with the actual production needs, understand the advantage of procedure, composite modulus, progressive die, understand the basic structure of mould, improve the ability of calculating and drawing, familiar with the specifications and standards,

5、 comprehensive review each subjects those related knowledge in the same time, and improving my independent thinking ability. Structure determine use progressive die which can make automation simple. And female die use insert, make mould changing, maintenance and maintain easier, then improve the wor

6、k efficiency during the actual production. This design mostly base Progressive Die Design, precision general, the shape is more complex, large-volume production quantities. Hand-feeding, materials Kovar. Through process analysis, sub-components need to go through drawing, piercing, incision, shaping

7、, blanking flange to complete the processes, the calculated decision to adopt progressive die to complete the processing of the respective side of the blade fixed pitch, Punching, incision air station, drawing, drawing the bottom of the plastic, punching the air station, blanking flange that 9 proce

8、ss.Die guide column corners, precision guidance, around, could feed。Keywords: blanking, drawing, Progressive Die目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232039757 第1章 緒論1 HYPERLINK l _Toc232039758 1 HYPERLINK l _Toc232039759 2 HYPERLINK l _Toc232039760 3 HYPERLINK l _Toc232039761 4 HYPERLINK l _Toc232039

9、762 第2章 總體設計5 HYPERLINK l _Toc232039763 5 HYPERLINK l _Toc232039764 5 HYPERLINK l _Toc232039765 8 HYPERLINK l _Toc232039766 9 HYPERLINK l _Toc232039767 13 HYPERLINK l _Toc232039768 2.6 壓力機噸位和型號的選擇15 HYPERLINK l _Toc232039768 2.7 壓力中心的計算15 HYPERLINK l _Toc232039773 第3章 工作零件的設計16 HYPERLINK l _Toc23203

10、9774 3.1凸，凹模設計原則16 HYPERLINK l _Toc232039775 16 HYPERLINK l _Toc232039775 183.4凸、凹模刃口尺寸計算22 HYPERLINK l _Toc232039777 第4章 各種相關機構的設計23 HYPERLINK l _Toc232039778 23 HYPERLINK l _Toc232039779 24 HYPERLINK l _Toc232039779 24 HYPERLINK l _Toc232039779 25 HYPERLINK l _Toc232039777 第5章 模具主要零件的加工工藝27 HYPERL

11、INK l _Toc232039778 27 HYPERLINK l _Toc232039779 27 HYPERLINK l _Toc232039779 HYPERLINK l _Toc232039777 第6章 模具裝配工藝28 HYPERLINK l _Toc232039777 第7章 模具工作原理31 HYPERLINK l _Toc232039777 第8章 結論32 HYPERLINK l _Toc232039782 致 謝34 HYPERLINK l _Toc232039782 參 考 文 獻35 1 緒論隨著市場的發展，新材料及多樣化成型方式今后必然會不斷發展，因此多模具的要求

12、也一定會越來越高。未來滿足市場的需要，未來的模具無論是品種、結構、性能還是加工技術都必將會有較快發展，而且這種發展必須跟上時代發展步伐。模具工業是技術密集型、資本密集型和投資密集型的產業，就冷沖模具而言，在沖模設計與制造上，模具結構與精度正朝著兩個方米愛你發展：一是為了適應高速、自動、精密、安全等大批量自動化生產的需要，沖模正向高校、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迅速的要求，各種快速成形方法和簡易經濟沖模的設計與制造也得到了迅速的發展。同時，計算機技術、信息技術等先進技術在模具技術中得到廣泛的應用，使模具設計與制造水平產生了深刻的革命性的變化。目前最為

13、突出的是模具CAD/CAE/CAM。在這方面，國際上有許多應用成熟的計算機軟件，我們不但能消化，應用國外的有關軟件，少數單位還能自行開發或者正在開發模具軟件，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。展望未來，下列幾方面發展趨勢預計會在行業中得到較快應用和推廣。當然，這是需要開拓、創新和做出艱苦努力的。超大型、超精密、長壽命、高效模具將得到發展；模架高精度具設計、加工及各種管理將向數字化、信息化方向發展，CAD/CAM/CAE/CAPP等將向智能化、集成化和網絡化方向發展；更加高速、更加智能化合各種模具加工設備將進一步得到發展和推廣應用；更高性能及滿足特殊用

14、途的各種模具新材料將會不斷發展，隨之而來的也會產生一種特殊的和更為先進的加工方法；各種模具表面處理技術、涂覆、修補、研磨和拋光等新工藝也會不斷得到發展；逆向工程、并行工程、復合加工乃至虛擬技術將得到發展。1.1 多工位級進模沖模按其功能和模具結構，有單工序模、復合模和級進模之別。它們都是借助壓力機，將被沖的材料放入凸、凹模之間，在壓力機的作用下使材料產生變形或分離，完成沖壓工作。而這其中多工位級進模也代表了沖壓模具的發展方向。級進模，又稱連續模、多工位級進模等，指模具上沿被沖原材料的直線送進方向，具有至少兩個或兩個以上工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上完成兩個或兩個以上沖壓工序的沖模

15、。與其他沖模相比，其主要有以下特點：(1) 所使用的材料主要為黑色或有色金屬，材料的形狀多為具有一定寬度的長條料、帶料或卷料。(2) 所用壓力機剛性要足夠，精度好，而且滑塊要能長期承受較大的側向力。(3) 送料方式為按“步距”間歇或直線連續送給。(4) 沖壓的全過程在未完成成品件前的毛坯件始終不離開條料和載體。(5) 在一副模具的不同工位上，可以完成多種性質的沖壓工序。(6) 適合大批量中小型定型產品零件的生產，沖壓精度高，生產率高，可以實現自動化生產。(7) 模具綜合技術含量高，制造周期較長、成本高。我國模具行業現狀德國把模具稱為“金屬加工中的帝王”，把模具工業視為“關鍵工業”；美國把模具稱

16、為“美國工業的基石”，把模具工業視為“不可估量其力量的工業”；日本把模具說成是“促進社會繁榮的動力”，把 模具工業視為“整個社會發展的秘密”；我國將模具工業視為整個制造業“加速器”。從另一方面來看，機床、刀具工業素有“工業之母”之稱，在各個工業發達國家都占有重要的地位。由于模具的重要性使得模具行業的產值已經大大超過機床、刀具的產值。這一情況充分說明了在國民經濟蓬勃發展的過程中，在各個工業發達國家對世界市場進行激烈爭奪的過程中，愈來愈多的國家采用模具進行生產，模具工業明顯的成為技術經濟和國力發展的關鍵。雖然說我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發展，但是目前我國沖壓

17、技術與工業發達國家相比還相當落后，可以說是剛起步階段，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成型工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業發達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在受命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業發達的國家的模具相比差距相當大。一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。據中國模具工業協會發布的統計材料，2004年我國沖壓模具總產出約為220億元，其中出口億美元,約合億元。根據我國海關統計資料,2004年我國共進口沖壓模具億美聯社元,約合億元。從上述數字可以得出2004年我國沖壓模具市場總規模約為億元。

18、其中國內市場需求為億元,總供應約為億元,市場滿足率為82%。在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發展已滯后于沖壓件生產,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力,因此其在國際市場前景看好,2005年沖壓模具出口達到億美元,比2004年增長94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業在我國發展迅速，這些企業中大量的自產自用的沖壓模

19、具無確切的統計資料，因此未能計入上述數字之中。隨著工業產品質量的不斷提高，沖壓產品生產呈現多品種、少批量，復雜大興，精度更新換代速度快等變化特點，沖壓模具正向高效、精密、長壽命、大型化方向發展。為適應市場變化，隨計算機技術和制造技術的迅速發展，沖壓模設計與制造技術正由手工設計，依靠人工經驗和常規機械加工技術向以計算機輔助設計（CAD）、數控切削加工（NC）數控電加工為核心的計算機輔助設計與制造（CAD/CDM）技術轉變。CAD/CAM在冷沖模中最早應用CAD/CAM技術的是沖裁模。當時主要用于汽車和飛機的設計制造。20世紀50年代末期，國外一些科學家開始研究開發冷沖模CAD/CAM系統。197

20、1年美國Diclomp公司成功地開發了級進模計算機輔助設計系統PDDC。應用該系統可以完成冷沖模設計的全部過程，其中包括輸入產品圖和技術條件；確定操作順序、步距、空位、總工位數繪制排樣圖；輸出模具裝配圖，零件圖和壓力機床參數；生成數控線切割程序等。1977年捷克制造出AKT系統，用于簡單、復合和連續沖裁模的設計制造；20世紀70年代末期日本開發了連續模設計系統MEL和沖孔彎曲模系統PENTAX；1982年日本研制了沖裁模CAD系統，大大縮短了模具開發周期，降低了生產成本，提高了生產效率。CAD/CAM系統在模具中的發展趨勢，向集成化發展，即CAD/CAM 系統集成，實現模具設計制造全過程的一體

21、化、自動化和最優化；向智能化發展，實現“知識+推理”的程序，將人類和專家的知識和經驗結合在一起，使它具有邏輯推理和決策判斷能力。如CATLA的Knowledgeware，UGII的Knowledge Based；標準化發展，把圖形軟件標準；網絡化發展，實現計算機技術與通信技術相互結合、密切深透的產物；最優化發展，使產品設計和工業過程的最優化?？傮w說來，沖模作為機械行業的一個重要分支，是人們日常生活和工業用品的“制造機”是社會發展的動力和基礎。它作為一門悠久而又發展不完的學科，值得我們模具行業人才的堅持不懈的努力和勇于探索和拼搏。為我國的經濟繁榮，社會昌盛，打下堅實的基礎。使我們模具行業立于世界

22、先進水平之列，是我們國家位于強國之首。沖壓模具工業產品現狀按照我國模具工業協會的劃分，我國模具基本分為10大類，其中沖壓模和塑料成形模兩大類占主要部分。按產值計算，目前我國沖壓模占50%左右，塑料成形模占20，拉絲模（工具）約占10%。我國沖壓模大多為簡單模、單工序模和復合模等，大型多工位級進模、精沖模、精密級進模還為數不多，模具平均壽命不足100萬次，模具最高壽命達到1億次以上，精度達到35 m，有50個以上的級進共位，與國際上最高模具壽命6億次，平均模具壽命5000萬次相比，處于20世紀80年代中期至90年代初期的國際先進水平。1.4 我國沖壓模具制造技術發展趨勢當前，我國工業生產的特點是

23、產品的品種多、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，質量好，價格低，因此，模具工業的發展趨勢是非常明顯的。(1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(2) 高速銑削加工(3) 模具掃描及數字化系統(4) 電火花銑削加工(5) 提高模具標準化程度(6) 優質材料及先進表面處理技術(7) 模具研磨拋光將自動化、智能化(8) 模具自動加工系統的發展2總體設計2.1 已知條件本課題來源于某廠產品生產需要，該沖件為電子元件外殼基座。零件材料： Ni29Co18可伐合金(類國內4J29系列)，含鎳29%，鈷18%的玻璃鐵基封接合金,屬于定膨脹精密合金(膨脹合金的一種，

24、是具有反常熱膨脹特性或可控熱膨脹特性的精密合金)。有較高的居里點（二級相變的轉變溫度）以及良好的低溫組織穩定性，合金的氧化膜致密，容易焊接和熔接，有良好可塑性，可切削加工，廣泛用于制作晶體管，真空元件，發射管，顯像管，以及開關管等厚度：。生產批量：大批量。 零件尺寸： 如圖圖零件圖(5) 未注公差：按IT12級確定2.2 工藝方案的確定如圖所示，此工件由拉深，翻邊，整形，沖孔，落料等工序組成，材料為可伐合金(鐵鎳鈷合金)條料，厚，具有良好的拉伸和沖壓性能，材料塑性好，工藝結構較復雜，精度等級較高，根據要求屬于大批量生產方案比較：方案一：先拉深，再整形，然后沖孔，再然后落料，最后翻邊。采用單工序

25、模生產。方案二：拉深-整形和沖孔-落料-翻邊兩副復合沖壓模具生產。采用復合模生產。方案三：拉深-整形-沖孔-落料和翻邊復合工序級進沖壓。采用級進模生產。表2-1 模具種類比較項目單件小批中批大批大量大型件中型件小型件2205501010020300501000100500030010005000模具類型單工序模組合模簡易模單工序模組合模簡易模單工序模連續模，復合膜半自動模單工序模連續模，復合膜自動模硬質合金連續模復合膜自動模注：表內數字為每年班產量數值，單位：千件。表2-2連續模與復合模的性能比較項目連續模復合膜工件情況尺寸精度工件形狀孔與外形的位置精度工件的平整性工件尺寸工件料厚可達IT13

26、10級可加工復雜零件，如寬度極小的異型件，特殊型件較差較差，易彎曲宜較小零件0.66mm可達IT98級形狀與尺寸要受模具結構與強度的限制較高推板上落料，平整可加工較大零件0.053mm工藝性能操作性能安全性生產率方便比較安全可采用高生產率高速壓力機不方便，要手動進行卸料不太安全不宜高速沖裁條料寬度要求嚴格要求不嚴格可利用邊角余料模具制造形狀簡單的工件比復合模容易形狀復雜工件比連續模容易從上述兩個表格中比較得出，復合模沖出的工件精度高于連續模，而連續模又高于單工序模。但是由于此零件寬度極小，且連續模在工藝性能上操作比復合模方便，安全性能又高。比較上述各方案可以看出：方案一的優點是結構簡單，但是成

27、本較高且生產效率低。方案二相比下，雖然精度及生產效率都較高，但是模具強度較差，制造難度大，且操作不方便。方案三生產效率高，操作方便，能更好的完成較為復雜的工藝零件。結論：方案三為最佳方案。具體分析：該沖件采用手工送料。所以選用側刃定距的送進方式。以沖件的對稱中心軸線為坐標基準線，先在帶料上沖切出對稱的雙側刃型孔，再沖切出切口后一次拉深成形。為達到沖件的結構形狀和尺寸要求，在拉深工序后設置整形工序，整形工序后再沖出3個直徑為3mm的圓孔。由于個工位間的間距尺寸較小，為保護凹凸模等工作零件的強度及模具結構零件的安裝空間，在切口與拉深工位間，以及在沖孔與最后工位間必須設置空工位。沖件與帶料的沖切分離

28、與翻邊工序復合在最后的同一工位上。經過綜合考慮，此零件的尺寸、位置和形狀精度均要求較高，批量很大，在保證質量的情況下，應盡量降低成本，提高經濟效益，因此選擇方案三級進模沖裁。級進模結構設計原則：(1) 盡量選用成熟的模具結構或標準結構；(2) 模具要有足夠的剛性，以滿足壽命和精度的要求； (3) 結構應盡量簡單、實用，要具有合理的經濟性；(4) 能方便地送料，操作要簡便安全，出件容易；(5) 模具零件之間定位要準確可靠，連接要牢固；(6) 要有利于模具零件的加工；(7) 模具結構與現有的沖壓設備要協調；(8) 模具容易安裝，易損件更換方便。2.3 毛坯直徑與拉深次數的計算2.3.1 毛坯直徑的

29、計算在無工藝切口和有工藝切口的帶料上連續拉深時，材料的厚度雖然都會有變化，但其平均值與毛坯原始厚度十分接近，因此，這種拉深仍屬于不變薄拉深。毛坯直徑的計算與普通拉深相似，都是以最后一次拉深成型的指尖尺寸為基礎。按拉深前毛坯面積與拉深后制件面積相等的等面積原則求出。考慮到首次拉深入凹模的材料要比計算所需的多一些，故實際毛坯直徑要比計算毛坯直徑大。由于t1mm所以不用按中線尺寸計算 (2-1) (2-2)式中：實際毛坯直徑計算毛坯直徑修邊余量 查表2-3得=1mm表2-3帶料連續拉深用修邊余量毛坯計算直徑材料厚度101121030260232.4 排樣圖設計與計算級進模的排樣是指制件（一個或多個）

30、在條料上分幾個工位沖制的布置方法。排樣不同，材料的利用率、制件的尺寸精度、生產率、模具結構與制造復雜程度、模具使用壽命長短等都不同。所以排樣作為級進模設計的重要步驟，不僅必不可少，而且作用很大。它是多工位級進模設計時的重要依據，是設計模具圖之前要做完的第一件大事。2.4.1 排樣時應考慮的問題排樣是多工位級進模設計的重要依據，因此設計排樣時，應全面地考慮一些問題，使排樣力求完善和具有指導性。排樣時應考慮的問題是多方面的，主要內容如表2-4所示。表2-4排樣時應考慮的問題類別考慮問題沖壓工藝與沖壓生產生產批量和生產能力送料方式與送料通暢制件的形狀尺寸難點與加工精度材料的利用率各工位材料的變形和分

31、離的合理性載體形式毛刺方向原材料供應材料的力學性能供料方式與供料條件材料的輾壓紋向模具結構與加工工藝沖壓力的平衡定距方式和定距定位位置的正確安排凹模應有足夠強度實用性與加工工藝簡便廢料和制件的順利排出 有無切口 首先應分析帶料上是否需要工藝切口可查表表2-5 有無工藝切口的應用范圍分類應用范圍特點無切口工藝1.用此法拉深時，相鄰兩個拉深件制件相互影響，使得材料沿送料方向流動困難，主要靠材料變薄拉深拉深系數比單工序大，拉深工序數需要增加節省材料有切口工藝相似于帶凸緣件拉深，但由于相鄰兩個拉深件件仍有材料聯系，因此變形比單個帶凸緣件稍困難些拉深系數略大于單工序拉深費料 (2-3)mm (2-4)

32、(2-5)所以選擇有切口工藝2.4.3 拉深次數的計算 (2-3)mm (2-4) (2-5)查文獻2P 190表6-18，得第一次拉深許可的相對高度0.420.51mm，大于0.37mm所以可以一次拉深。2.4.3 排樣圖排樣圖如圖2.2，本次設計所用的排樣方式為有廢料排樣。重點考慮保證沖裁件質量較好，模具壽命較長，但它的材料利用率較無廢料排樣的方式略低。當排樣圖確定之后，也就確定了：(1)制件在模具中沖制順序(2)模具上共有幾個工位(3) 模具的每個工位工序性質是什么(4) 沖壓一次能出幾件(5) 制件的排樣方式(6) 排樣的裁體形式與送料方向的設定(7) 導料方式、浮頂器和導正銷的設置(

33、8) 材料利用率的高低(9) 工位間步距大小(10) 步距的定位方式(11) 沖壓用材料的寬度、厚度、供料形式及有關要求(12) 磨具基本結構的組成與特點2.4.4 排樣圖的計算(1) 條料的寬度的計算，再加上中間矩形部分長度13mm，故工件展開料長為，再加上帶料的側搭邊值和側刃切除量，就是條料的寬度。側搭邊值，查文獻2P 61表3-10得側刃切除量取經圓整的，則B=28mm(2) 步距的計算步距的尺寸是毛坯直徑與搭邊值之和整合A=13mm2.5 力的計算2.5.1 沖裁力的計算沖壓力是選擇壓力機的主要依據,也是設計模具所必需的數據。對于普通平刃口的沖裁，其沖裁力為： (2-6)式中：沖裁力；

34、沖裁件周長； 板料厚度；材料的抗剪強度；系數?？紤]到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學性能與厚度波動等因素而增加的安全系數，常取=1.3。一般情況下，材料，因此2.5.2 卸料力（F卸）、推件力（F推）、頂件力（F頂）卸料力F卸,即將緊箍在凸模上的材料與凸模分離所需的力；推件力F推，即將落料件或沖孔廢料推出凹模所需要的力；頂件力F頂，將落料件從凹模內反頂出所需要的力。卸料力、推件力、頂件力和沖輪廓的形狀，沖裁間隙，材料種類和厚度，潤滑情況，凹模洞口形狀等因素有關。我設計的是彈壓卸料裝置和下出件方式，需要計算卸料力和推件力。在實際生產中常用以下經驗公式計算： (2-7) (2-8)式中：沖裁力 ；

35、卸料力系數； 推件力系數； 梗塞在凹模內的沖件數 凹模直壁洞口的高度。查文獻2P57表3-8卸料力、頂件力系數得： 進入翻邊工序時，工件與帶料脫離。由壓桿壓在凹模上，此時工件的外緣為平面，這是進行的翻邊稱為外翻邊。在兩端，凸緣的材料在翻邊模的作用下橫向產生壓縮變形，周長被壓短而形成工件最后要求的形狀。對于這種翻遍工序，需要計算翻邊部位的變形量，如果變形量超出允許的數值，工件將產生皺折，甚至把模具撐裂。 (2-9)查表得，變形量在允許的范圍內。翻邊力的公式 (2-10)式中 L翻邊周邊長度（mm）=1.25X(5.8+13X2)X0.3X600X0.3=2984N2.5.4 拉深力的計算公式 (

36、2-11)式中 L橫截面周邊的長度（mm）拉深時，兩端圓形部位拉深橫截面的直徑為4.6mm，中間的直線部位由于拉深時材料沒有橫向被壓縮的變形，因此所受的拉應力應比兩端稍小一些。但是，在實際計算中應忽略這種區別，同樣計入被拉深的截面。由材料力學性能表可查出=500600Mpa,取較大值600Mpa則拉深力F=（0.7X40.5X0.3X600）=5103N2.5.5 總力的計算 (2-12)則21916.4N+2.6 壓力機噸位和型號的選擇根據文獻1 P50 附表1-82 開式雙柱可傾壓力機（部分）主要技術規格，選擇J23-10型壓力機，其參數如下：公稱壓力：100kN滑塊行程：45mm滑塊行程

37、次數：145/min最大閉合高度：180mm閉合高度調節量：35mm滑塊中心線至床身距離：130mm床身兩立柱間距離：180mm工作臺尺寸：前后240mm；左右370mm墊板尺寸：厚度35mm；模柄孔尺寸：直徑30mm；深度55mm最大斜度：352.7 壓力中心計算沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。為了保證壓力機和模具平穩地工作，模具的壓力中心必須通過模柄軸線而和壓力機滑塊的中心線基本重合，否則，模具和壓力機滑塊將受到側向力，引起凸、凹模間隙不均勻和導向零件加速磨損，滑塊會受到偏心載荷而導致滑塊導軌和模具的不正常磨損，降低模具壽命，影響壓力機的精度甚至損壞模具。由于本零件是中心對稱所以在零

38、件的中心不用計算3 工作零件的設計凸、凹模是模具的工作零件，不僅在于它是直接擔負著沖壓工作，而且是在模具上直接決定制件形狀、尺寸大小和精度的最為關鍵的零件。多工位級進模中的凸、凹模和其他模具中的凸、凹模一樣，都是配對使用，缺一不可。多工位級進模，由于每個工位的沖壓性質的特殊性，既有相同之處，又有不同地方，因此無論是凸模，還是凹模，都要服從沖壓性質的特定需要，設計出與技術要求相適應的凸模和凹模。它既不等同于單工序模，又離不開單工序模的實踐與理論基礎，要求凸、凹模做到適應高速度、高精度、長壽命和穩定沖壓生產的需要。3.1 凸、凹模的設計原則(1) 凸、凹模必須有足夠的強度、剛度和硬度；(2) 凸、

39、凹模結構要簡單可靠、制造方便；(3) 便于調整、維修和保養；(4) 要考慮刃磨后的凸、凹模相對位置對其他工位凸、凹模相對位置的影響；(5) 要考慮排件的及時暢通和防止浮料。3.2 凹模設計在沖壓過程中，與凸模配合并直接對制件進行分離或成形的工作零件稱凹模。本次我所設計的模具整體結構較大，對凹模材料要求也較高，同時也考慮到損壞后的維修和更換問題，我決定采用鑲拼式。我決定選用T10A作為凹模材料。材料名稱：碳素工具鋼。此鋼強度及耐磨性均較T8和T9高，但熱硬性低、淬透性不高且淬火變形大。適于制造切削條件差、耐磨性要求較高，且不受忽然和劇烈振動，需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具，如車刀、刨刀、鉆

40、頭、切紙機、低精度而外形簡單的量具(如卡板等)，可用作不受較大沖擊的耐磨零化學成份：鉻 Cr：答應殘余含量0.25、0.10(制造鉛浴淬火鋼絲時)鎳 Ni：答應殘余含量0.20、0.12(制造鉛浴淬火鋼絲時)銅 Cu：答應殘余含量0.30、0.20(制造鉛浴淬火鋼絲時)注：答應殘余含量Cr Ni Cu0.40(制造鉛浴淬火鋼絲時)力學性能：硬度 ：退火,197HB,壓痕直徑4.30mm;淬火,62HRC熱處理規范及金相組織：熱處理規范：試樣淬火760780,水冷。3.2.3凹模刃口形式 凹模刃口形式主要有兩種。一種是直壁式其孔壁垂直于頂面，人口尺寸不隨修磨刃口增大。故沖件精度較高，刃口強度也較

41、好。直壁式刃口沖裁時磨損大，刃口磨損后會形成倒錐形，因此每次修磨的刃磨量大，總壽命低。另一種為斜壁式，其特點與直壁式相反，在一般的工件或廢料向下落的模具中應用廣泛?？紤]到制件的精度，我決定采用刃口上口部分直壁其余斜壁刃口式。雖然它要求二次加工成型，但是，從一定程度上解決了其修磨或更換的問題。(1) 凹模厚度： (3-1)式中：沖裁件的最大外形尺寸； 系數，考慮板料厚度的影響。根據文獻2 P101表4-3，得 考慮強度、剛度、刃磨和拉深的結構要求，略微取大，(2)凹模壁厚： (3-2)考慮到凹模上需要留有導柱、螺釘和圓柱銷等的安裝位置，則 (3) 凹模外形尺寸根據壓力中心和壁厚，確定凹模外形尺寸

42、為3.2.5 卸料板導正板 (3-3)適量放大，取3.3 凸模組件及其結構設計3.3.1 凸模組件一般的凸模組件結構包括凸模、凸模固定板、墊板等，并用螺釘銷釘固定在墊板上。(1) 凸模形式 有兩種基本類型。一種是直通式凸模，其工作部分和固定部分的狀與尺寸做成一樣。這類凸?？梢圆捎贸尚湍ハ?、線切割等方法進行加工，加工容易，但固定板型孔的加工較復雜。這種凸模的工作端應進行淬火，淬火長度約為全長的1/3。另一端處于軟狀態，便于與固定板鉚接。為了鉚接，其總長度應增加1mm。直通式凸模常用于非圓形斷面的凸模。為了加工方便，直通式凸模在生產實際中經常采用螺釘固定方式，橫銷固定方式等。另一種是臺階式凸模，工

43、作部分和固定部分的形狀與尺寸不同。固定部分多做成圓形或矩形。這時凸模固定板的型孔為標準尺寸孔，加工容易。工作部分可采用車削、磨削（對于圓形）或采用仿形刨加工，最后用鉗工進行精修（對于非圓形），加工較難。對于圓形凸模，廣泛采用這種臺階式結構，冷沖模標準中制訂了這類凸模的標準結構形式與尺寸規格。對于非圓形凸模，若其固定部分采用了圓形結構，則其余固定板配合時必須采用防轉結構，使其在圓周方向有可靠定位。本設計交替采用上述各固定方式。(2) 凸模長度凸模工作部分的長度應該根據模具的結構來確定。一般不宜過長，否則往往因縱向彎曲而使凸模工作時失穩。致使模具間隙出現不均勻，從而使沖件的質量及精度有所下降，嚴重

44、時甚至會使凸模折斷。根據模具設計結構形式，凸模的長度為 (3-4)式中 L凸模長度（mm）凸模固定板厚度（mm），它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t1.5mm的板料時，取1520mm，本零件t=0.3mm，取=18mm卸料板的厚度（mm）,取=15mm導料板的厚度（mm），取=3mm附加長度（mm）,主要考慮凸模進入凹模的深度（對于沖裁凸模取1mm）以及模具閉合狀態下卸料板的到凸模固定板間的安全距離取20mm則L=18+15+3+1+20=57mm(3) 模具材料選用T10A作為凸模的材料。(4) 其他要求 凸模工作部分的表面粗糙度和固定部分表面粗糙度，。(5) 凸模校核 凸模一般不必進行強度

45、校核。只有當板料很厚、強度很大、凸模很小、細長比很大時才進行核算。核算內容為根據凸模承受的壓力（即沖裁力）核算凸模最小斷面尺寸和凸模因失穩產生縱向彎曲時最小直徑處允許的最大長度。我選擇了一個端面最小為的圓形凸模來對凸模進行核算。壓應力的校驗： (3.4)式中： 凸模最小直徑； 材料厚度； 材料抗剪強度，約為461； 凸模材料許用壓應力，一般取500600。 在所選的凸模直徑為30.922，所以符合材料的抗壓能力。彎曲應力的校驗： (3.5)式中：允許凸模最大自由長度； 凸模的最小直徑； 沖裁力。 我設計的凸模自由長度為6mm，小于計算值，因此符合抗彎能力3.3.2拉深凸、凹模圓角半徑的計算凸、

46、凹模圓角半徑應隨工序的增加而逐漸減小，原則上最后一次拉深凸?；虬寄５膱A角半徑應取等于制件圓角半徑。對于第一次拉深，應取較大的圓角半徑。一般首次拉深凸、凹模圓角半徑公式：一般凹模圓角半徑應盡可能大些，因大的圓角半徑有利于金屬流動，而且還可以提高拉深件的質量。但凹模遠角半徑太大將削弱壓邊的作用?？赡艹霈F起皺現象，這不利于拉深工序的完成。遠角半徑的選取常通過查表取值，對于薄料查表取值往往偏大公 (3.6)式中 凹模圓角半徑（mm）=凸模圓角半徑如果取值過小，材料容易在此部位嚴重變薄，甚至斷裂。一般取值為（1.21.5），故取3.3.3 凸模固定板它取決于沖件的厚度t，一般在沖制t1.5mm的板料時，

47、取1520mm，本零件t=0.3mm，取=18mm3.3.4 墊板在沖壓時，最容易損壞凸模，所以一般在固定板與模座之間增設墊板。在凸模固定板和上模座之間加一塊淬硬的墊板可避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊壓力而出現凹陷，致使凸模松動。墊板主要是防止凸模在沖壓過程中，由于沖壓力的集中而把模座的接觸面壓壞。墊板的平面形狀和尺寸與凹模相同，上墊板厚度取凸模固定板的=。下墊板取凹模厚度的=。材料選用45鋼，在墊板上穿過連接螺釘、卸料螺釘和定位銷處要鉆通孔，其直徑比相應件的直徑增大0.51mm。穿銷孔是在預裝模具時調整好沖裁間隙后，連同模座和固定板一起經鉆孔、鉸孔加工出來的，墊板淬火前應將穿銷孔擴

48、大，以免墊板淬火變形后難以打入銷釘。3.4凸、凹模刃口尺寸計算凹模磨損后增大尺寸：類： (3.7)凹模磨損后變小尺寸：類： (3.8)凹模磨損后沒有增減的尺寸：類： (3.9)3.4.1沖孔凸、凹模的設計與計算用單配法計算，該沖裁件屬于沖孔件，只要計算沖孔凸模尺寸及制造公差，凹模由凸模的實際尺寸按間隙要求配作。查表得mmmm間隙與沖孔凸模配制。4 各種相關機構的設計4.1 卸料裝置裝置在級進模中是個很重要的組成部分，常用的有固定卸料和彈壓卸料兩種形式。由于其結構不同，功能也不一樣，固定卸料裝置就是起卸料作用；彈壓卸料裝置不僅沖壓完后起卸料作用，沖壓開始前還起壓料作用，防止沖壓過程中材料的滑移或

49、扭曲，由于在卸料板導正板上安裝有導向裝置，所以它對小凸模還有導向保護等作用，因此，模具的精度和使用壽命與卸料裝置的結構、精度和強度有著直接的關系。本次設計，我用的是彈壓卸料。簡單的彈壓卸料裝置是由卸料板通過卸料螺釘和彈性元件（彈簧、橡膠墊包括聚氨酯橡膠、氮氣缸）等裝在模具上組成的。模具為閉合狀態時，彈簧被壓縮，當上模開啟時，包在凸模上的料在彈簧回彈力的作用下推動卸料板被卸下，因此自由狀態下的彈壓卸料板總是高出凸模底面一定高度。這樣沖壓開始時先壓住料，然后再沖壓；沖壓結束后，料被順利地卸下。在多工位級進模中，特別是沖裁小凸模較多時，為了保護好小凸模，并保證卸料板與凸模固定板、凹模之間形孔與凸模相

50、對位置的一致性，也為了條模具的精度，在卸料與凸模固定板、凹模之間附加輔助導向裝置，即采用小導柱、小導套導向，組成一個功能完善的彈壓卸料裝置。彈簧的選用：確定裝置彈簧的數目。根據模具的結構和尺寸，選用n=4。計算每個彈簧的卸料或頂件載荷 （3-13）也就是卸料或頂料裝置中每個彈簧所受的預壓力。=計算卸料或頂件時所需的最大壓縮行程。 （3-14） 卸料板高出凸模斷面的的高度，一般為1mm 凸模進入凹模的深度 凸模的總修磨量 沖裁件厚度 計算彈簧工作時的總行程： （3-15） 式中的即為產生所需的彈簧預壓縮量。必須不大于彈簧許可的。計算所需彈簧的工作極限負荷與工作極限負荷下的變形量。由虎克定律： （

51、3-16）令，一般取為60%左右，則： （3-17）于是=N由 于是4.2 導料裝置多工位級進模的特點是步數多，條料的工作區間長。除了要求條料的送料步距必須正確外，還要求條料必須沿著正確的方向順利的直線運動，保證各工位連續、正確、穩定地工作。因此，在級進模中必須使用導料裝置。常用的導料裝置一般包括：左右導料板、承（托）料板、條料的側壓裝置、導料桿或條料浮頂桿、除塵裝置和安全（障礙）檢測機構等。4.3 其他結構件上模座外形:：246X125X45mm材料:：HT400硬度：HRC調質2832下模座 外形：246X125X55mm 材料：HT400 硬度：HRC調質2832凸模墊板 外形：160X

52、125X6 mm 材料：45鋼 硬度：HRC4348凹模墊板 外形：160X125X6mm 材料：45鋼 硬度：HRC4348凸模固定板 外形：160X125X18m 材料：45鋼 硬度：HRC4348卸料板 外形：160X125X15mm 材料：45鋼硬度：HRC4348導柱導套 導柱C25X130 導套C25X85X35工具具閉合高度模具的閉合高度(H模具) 是指模具在最低工作位置時上模座的上平面與下模座的下平面之間的高度。 模具閉合高度上模座厚度凸模墊板厚度凸模長度凹模板厚度凹模墊板厚度+下模座厚度-凸模深入長度上模座厚度：45 mm凸模墊板厚度：6mm凸模長度：57mm凹?？蚝穸龋?5

53、mm凹模墊板板厚度：6mm下座厚度：55mm模具閉合高度=45+6+15+55+6+55-2=180mm5 模具主要零件的加工工藝5.1 凹模加工工藝凹模材料為Cr12MoV，其加工工藝過程如表5.1所示。表5.1 凹模加工工藝工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成125X160X15mm鍛壓設備2熱處理退火熱處理設備3銑銑床4平磨磨厚度到上限尺寸，磨側基面保證相互垂直平面磨床5鉗工劃各型孔、螺孔和銷孔的位置線，劃漏料孔的輪廓線劃線尺，測量工具等6銑銑漏料孔達到要求銑床7鉗工鉆14mm，在型孔處鉆穿絲孔鉆床8熱處理淬火、回火，保證熱處理硬度5862HRC熱處理設備9平磨磨厚度及側基面見光平

54、面磨床10線切割線切割機床11鉗工研光各型孔達到要求12檢驗5.2 圓形凸模加工工藝 圓形凸模材料為Cr12MoV，其加工工藝過程如表5.2所示。表5.2 圓形凸模加工工藝工序號工序名稱工序內容設備1備料切斷棒料357mm2熱處理退火熱處理設備3車削車床4熱處理真空淬火，硬度保持在5862HRC熱處理設備5磨削外圓磨到尺寸公差要求磨床6鉗工工作表面拋光及刃磨 7 檢驗 6.1 沖裁模裝配的技術要求（1）裝配好的沖模，其閉合高度應符合設計要求。（2）模柄裝入上模座后，其軸心線對上模座上平面的垂直度誤差，在全長范圍內不大于0.05mm。（3）導柱和導套裝配后，其軸心線應分別垂直度于下模座的底平面和

55、上模座的上平面。（4）上模座的上平面應和下模座的底平面平行。（5）裝入模架的每對導柱和導套的配合間隙值應符合規定要求。（6）裝配好的模架，其上模座沿導柱上、下移動應平穩，無阻滯現象。（7）裝配后的導柱，其固定端面與下模座下平面應保留12mm距離，選用B型導套時，裝配后其固定端面低于上模座上平面12mm。（8）凸模和凹模的配合間隙應符合設計要求，沿整個刃口輪廓應均勻一致。（9）定位裝置要保證定位正確可靠。（10）卸料及頂件裝置靈活、正確、出料孔暢通無阻，保證制件及廢料不卡在沖模內。（11）模具應在產生的條件下進行試驗，沖出的制件應符合設計要求。6.2 調整沖裁間隙的方法在模具裝配時，保證凸、凹模

56、之間的配合間隙均勻十分重要。凸、凹模的配合間隙是否均勻，不僅影響沖模的使用壽命，而且對于保證沖件質量也十分重要。1透光法2測量法。這種方法是將凸模插入凹模型孔內，用塞尺檢查凸、凹模不同部位的配合間隙，根據檢查結果調整凸、凹模之間的相對位置，使兩者在各部分的間隙一致。測量法只適 用于凸、凹模配合間隙 ( 單邊 ) 在 0.02mm 以上的模具。3墊片法。這種方法是根據凸、凹模配合間隙的大小，在凸、凹模的配合間隙內墊入厚度均勻的紙條( 易碎不可靠 )或金屬片，使凸、凹模配合間隙均勻如圖6-4所示。4涂層法。在凸模上涂一層涂料（如磁漆或氨基醇酸絕緣漆等），其厚度等于凸、凹模的配合間隙( 單邊), 再

57、將凸模插入凹模型孔，獲得均勻的沖裁間隙，此法簡便，對于不能用墊片法(小間隙)進行調整的沖模很適用。5鍍銅法。鍍銅法和涂層法相似，在凸模的工作端鍍一層厚度等于凸、凹模單邊配合間隙的銅層代替涂料層，使凸、凹模獲得均勻的配合間隙。鍍層厚度用電流及電鍍時間來控制，厚度均勻，易保證模具沖裁間隙均勻。鍍層在模具使用過程中可以自行剝落而在裝配后不必去除。6.3 試模沖模裝配完成后，在生產條件下進行試沖，通過試沖可以發現模具的設計和制造缺陷，找出產生原因，對模具進行適當的調整和修理后再進行試沖，直到模具能正常工作，沖出合格的制件，模具的裝配過程即告結束。模具裝配是一項技術性很強的工作，傳統的裝配作業主要靠手工

58、操作，機械化程度低。在裝配過程中常常要反復多次將上、下模搬運、翻轉、裝卸、啟合、調整、試模，勞動強度大。對那些結構復雜，精度要求高(如復合模、級進模)、大型模具，則越顯突出。為了減輕勞動強度，提高模具裝配的機械化程度和裝配質量，縮短裝配周期，國外進行模具裝配時較廣泛地采用模具裝配機(也有稱模具翻轉機的)。模具裝配機主要由床身、上臺板、工作臺(下臺板)及傳動機構等組成。裝配時在上臺板及工作臺上可分別固定上、下模座，使其具有可以分別裝配模具零件的功能。上臺板上的滑塊可根據上模座的大小確定位置，通過螺釘和壓板將上模座固定在適當位置上。上臺板通過左、右支架以及四根導柱與工作臺和床身連接通過相關機構可使

59、上臺板在360范圍內任意翻轉、平置定位；沿導柱上、下升降，從而能調整模具的閉合高度以及對準上下模、合模、調整凸、凹模配合間隙。模具可在裝配機上進行試沖。有的模具裝配機還設置有鉆孔裝置，可以在模具裝配正確后直接在裝配機上鉆銷釘孔。但是，不設鉆孔裝置的裝配機結構簡單，裝配時自由空間較大，裝配更為方便使鉆銷釘子的操作則需在鉆床上進行。7.模具工作原理在沖壓之前，先將條料通過自動送料機沿著導軌往前直送，由自動送料裝置控制送料步距。沖裁時，隨著壓力機滑塊的向下運動，卸料板壓住條料?；瑝K繼續往下行，第一工位先側刃定距；第二工位沖工藝孔；第三工位切口；第四工位空工位；第五工位拉深；第六工位對拉深底部整形；第

60、七工位沖3個孔；第八個工位空工位，導正；第九工位翻邊落料。上模下行，壓桿壓住工件的底面。上模繼續下行，凸模的外緣刃口與凹模板作用，完成外形落料。上模繼續下行，上模的內側與翻邊凹模相互作用，完成工件的外翻邊，同時頂件塊被凸模壓住下行。上模上升，頂件塊將工件頂出凹模。通過幾個月的準備和設計，在導師和同學們的幫助下，我在多方面都有所提高，在某些方面更是從無到有了。通過這次畢業設計，綜合運用本專業所學課程的理論和生產實際知識進行一次冷沖壓模具設計工作的實際訓練從而培養和提高學生獨立工作能力，鞏固與擴充了冷沖壓模具設計等課程所學的內容，掌握冷沖壓模具設計的方法和步驟，掌握冷沖壓模具設計的基本的模具技能懂