PAGE目錄前言………………………1畢業設計任務書………………………3緒論……………3沖壓的概念、特點及應用……………………4沖壓的基本工序及模具………5沖壓技術的現狀及發展方向…………………7沖壓成型理論及沖壓工藝方面…………7沖模是實現蟲牙生產的基本條件………8沖壓設備和沖壓生產自動化方面………10沖壓標準化及專業化生產方面…………11零件的分析………13零件的工藝分析………………13沖裁件的精度和粗糙度………15沖裁件的材料…………………15確定工藝方案…………………16沖壓模具總體結構設計…………16模具類型………………………17操作與定位方式………………17卸料與出件方式………………17模架類型及精度………………17沖壓模具工藝分析與設計計算…………………17排樣設計與計算………………17初選壓力機……………………19沖壓力的計算……………19凸凹模刃口尺寸計算……………………21模具的裝配圖與零件圖…………23模具的裝配圖…………………23沖壓模具的零件圖……………23凹模設計…………………24凸模設計…………………24選擇緊固件及定位件……………………27設計和選用卸料與出件零件……………29選擇模架及其他模具零件………………315.3壓力機的校核…………………34沖壓模具零件加工工藝的編制…………………356.1凹模加工工藝過程…………356.2凸模加工工藝過程…………366.3卸料板加工工藝過程………376.4凸模固定板加工工藝過程…………………386.5導套加工工藝過程…………386.6上模座加工工藝過程………386.7下模座加工工藝過程………39七.零件圖及沖壓工藝卡………………八.參考文獻………………………40九.后記……………41前言模具是現代機械工業的重要工藝裝備,由于模具技術的迅猛發展,模具設計與制造已經成為一個行業,越來越引起人們的關注和重視。隨著我國經濟的迅速發展，采用模具的生產技術也將得到越來越廣泛的應用。模具設計與制造專業作為機電工程系一門專業課,實踐性環節的考核和畢業設計的進行,使學生對所學的專業課知識有了進一步地認識和鞏固,知道了如何查表、引用公式和計算等一些查找和使用資料的技能,了解了模具設計的一般步驟,掌握了怎樣設計模具和為什么這樣設計模具,是學生獲得比較全面的沖壓工藝與模具設計知識的重要環節。根據設計任務書提出的具體要求,在參考、查閱各種有關模具方面的資料的同時,也請教了工廠中極具經驗的模具設計人員和工人師傅以及研究該專業的導師和教授,根據他們的意見和建議,融合自己的設計思想,在某些方面有一定地改進與創新,比較好地解決了設計中遇到的一些比較棘手的問題。在本文中,比較清楚地表現了設計者的設計思想和設計的一般過程,并最終根據沖壓件的尺寸精度及技術要求,給出了模具的總裝配圖,模具的零件圖,模具主要零件的加工工藝過程卡和沖壓工藝過程卡。畢業設計的過程,事實上是模擬實際生產的過程,它要求學生能對自己學過的專業課知識能夠學以致用,能夠了解和把握對項目每一環節的基本要求,掌握整個過程的設計難點與重點,把握設計思路和設計方法,從而提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。畢業設計的順利完成,首先要感謝為我耐心指導的導師和教授及工廠設計人員，在一些關鍵性的問題上，他們給了我許多寶貴的意見和建議；其次要感謝同學的鼎力相助,他們在論文的編輯和繪圖方面給了我極大的幫助。由于設計者水平有限,本設計不足之處在所難免,敬請專家和學者提出寶貴意見。畢業設計任務書 課題名稱：軛鐵II沖壓工藝與模具設計閱讀專業基礎教材，深入現場收集現有沖壓工藝和模具的資料，了解與工藝相關的生產條件。根據選定工藝方案設計沖壓模具，完成1到2副模具的全套圖紙繪圖工作。編制“沖壓工藝卡”等技術文件。寫畢業設計說明書，要求條理清楚，論據可靠，計算準確，既要有一般性論述，還要有一定的創新內容。圖文并茂，篇幅爭取達到12千字。繪圖內容：沖壓件圖、模具總裝配圖、模具主要零件圖。繪圖量；折合1號幅面3張以上。一.緒論1.1沖壓的概念、特點及應用沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術。沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產就難以進行；沒有先進的沖模，先進的沖壓工藝就無法實現。沖壓工藝與模具、沖壓設備和沖壓材料構成沖壓加工的三要素，只有它們相互結合才能得出沖壓件。與機械加工及塑性加工的其它方法相比，沖壓加工無論在技術方面還是經濟方面都具有許多獨特的優點。主要表現如下。(1)沖壓加工的生產效率高，且操作方便，易于實現機械化與自動化。這是因為沖壓是依靠沖模和沖壓設備來完成加工，普通壓力機的行程次數為每分鐘可達幾十次，高速壓力要每分鐘可達數百次甚至千次以上，而且每次沖壓行程就可能得到一個沖件。(2)沖壓時由于模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，且一般不破壞沖壓件的表面質量,而模具的壽命一般較長,所以沖壓的質量穩定,互換性好,具有“一模一樣”的特征。（3）沖壓可加工出尺寸范圍較大、形狀較復雜的零件，如小到鐘表的秒表，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料的冷變形硬化效應，沖壓的強度和剛度均較高。（4）沖壓一般沒有切屑碎料生成，材料的消耗較少，且不需其它加熱設備，因而是一種省料，節能的加工方法，沖壓件的成本較低。但是，沖壓加工所使用的模具一般具有專用性，有時一個復雜零件需要數套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技術要求高，是技術密集形產品。所以，只有在沖壓件生產批量較大的情況下，沖壓加工的優點才能充分體現，從而獲得較好的經濟效益。沖壓在現代工業生產中，尤其是大批量生產中應用十分廣泛。相當多的工業部門越來越多地采用沖壓法加工產品零部件，如汽車、農機、儀器、儀表、電子、航空、航天、家電及輕工等行業。在這些工業部門中，沖壓件所占的比重都相當的大，少則60%以上，多則90%以上。不少過去用鍛造、鑄造和切削加工方法制造的零件，現在大多數也被質量輕、剛度好的沖壓件所代替。因此可以說，如果生產中不諒采用沖壓工藝，許多工業部門要提高生產效率和產品質量、降低生產成本、快速進行產品更新換代等都是難以實現的。1.2沖壓的基本工序及模具由于沖壓加工的零件種類繁多，各類零件的形狀、尺寸和精度要求又各不相同，因而生產中采用的沖壓工藝方法也是多種多樣的。概括起來，可分為分離工序和成形工序兩大類；分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質量的沖壓（俗稱沖裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的條件下產生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。上述兩類工序，按基本變形方式不同又可分為沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序，每種基本工序還包含有多種單一工序。在實際生產中，當沖壓件的生產批量較大、尺寸較少而公差要求較小時，若用分散的單一工序來沖壓是不經濟甚至難于達到要求。這時在工藝上多采用集中的方案，即把兩種或兩種以上的單一工序集中在一副模具內完成，稱為組合的方法不同，又可將其分為復合-級進和復合-級進三種組合方式。復合沖壓——在壓力機的一次工作行程中，在模具的同一工位上同時完成兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方法式。級進沖壓——在壓力機上的一次工作行程中，按照一定的順序在同一模具的不同工位上完面兩種或兩種以上不同單一工序的一種組合方式。復合-級進——在一副沖模上包含復合和級進兩種方式的組合工序。沖模的結構類型也很多。通常按工序性質可分為沖裁模、彎曲模、拉深模和成形模等；按工序的組合方式可分為單工序模、復合模和級進模等。但不論何種類型的沖模，都可看成是由上模和下模兩部分組成，上模被固定在壓力機工作臺或墊板上，是沖模的固定部分。工作時，坯料在下模面上通過定位零件定位，壓力機滑塊帶動上模下壓，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便產生分離或塑性變形，從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時，模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂出來，以便進行下一次沖壓循環。1.3沖壓技術的現狀及發展方向隨著科學技術的不斷進步和工業生產的迅速發展，許多新技術、新工藝、新設備、新材料不斷涌現，因而促進了沖壓技術的不斷革新和發展。其主要表現和發展方向如下。(1).沖壓成形理論及沖壓工藝方面沖壓成形理論的研究是提高沖壓技術的基礎。目前，國內外對沖壓成形理論的研究非常重視，在材料沖壓性能研究、沖壓成形過程應力應變分析、板料變形規律研究及坯料與模具之間的相互作用研究等方面均取得了較大的進展。特別是隨著計算機技術的飛躍發展和塑性變形理論的進一步完善，近年來國內外已開始應用塑性成形過程的計算機模擬技術，即利用有限元（FEM）等有值分析方法模擬金屬的塑性成形過程，根據分析結果，設計人員可預測某一工藝方案成形的可行性及可能出現的質量問題，并通過在計算機上選擇修改相關參數，可實現工藝及模具的優化設計。這樣既節省了昂貴的試模費用，也縮短了制模具周期。研究推廣能提高生產率及產品質量、降低成本和擴大沖壓工藝應用范圍的各種壓新工藝，也是沖壓技術的發展方向之一。目前，國內外相繼涌現出精密沖壓工藝、軟模成形工藝、高能高速成形工藝及無模多點成形工藝等精密、高效、經濟的沖壓新工藝。其中，精密沖裁是提高沖裁件質量的有效方法，它擴大了沖壓加工范圍，目前精密沖裁加工零件的厚度可達25mm，精度可達IT16~17級；用液體、橡膠、聚氨酯等作柔性凸模或凹模的軟模成形工藝，能加工出用普通加工方法難以加工的材料和復雜形狀的零件，在特定生產條件下具有明顯的經濟效果；采用爆炸等高能效成形方法對于加工各種尺寸在、形狀復雜、批量小、強度高和精度要求較高的板料零件，具有很重要的實用意義；利用金屬材料的超塑性進行超塑成形，可以用一次成形代替多道普通的沖壓成形工序，這對于加工形狀復雜和大型板料零件具有突出的優越性；無模多點成形工序是用高度可調的凸模群體代替傳統模具進行板料曲面成形的一種先進技術，我國已自主設計制造了具有國際領先水平的無模多點成形設備，解決了多點壓機成形法，從而可隨意改變變形路徑與受力狀態，提高了材料的成形極限，同時利用反復成形技術可消除材料內殘余應力，實現無回彈成形。無模多點成形系統以CAD/CAM/CAE技術為主要手段，能快速經濟地實現三維曲面的自動化成形。(2).沖模是實現沖壓生產的基本條件.在沖模的設計制造上,目前正朝著以下兩方面發展:一方面,為了適應高速、自動、精密、安全等大批量現代生產的需要，沖模正向高效率、高精度、高壽命及多工位、多功能方向發展，與此相比適應的新型模具材料及其熱處理技術，各種高效、精密、數控自動化的模具加工機床和檢測設備以及模具CAD/CAM技術也在迅速發展；另一方面，為了適應產品更新換代和試制或小批量生產的需要，鋅基合金沖模、聚氨酯橡膠沖模、薄板沖模、鋼帶沖模、組合沖模等各種簡易沖模及其制造技術也得到了迅速發展。精密、高效的多工位及多功能級進模和大型復雜的汽車覆蓋件沖模代表了現代沖模的技術水平。目前，50個工位以上的級進模進距精度可達到2微米，多功能級進模不僅可以完成沖壓全過程，還可完成焊接、裝配等工序。我國已能自行設計制造出達到國際水平的精度達2~5微米，進距精度2~3微米，總壽命達1億次。我國主要汽車模具企業，已能生產成套轎車覆蓋件模具，在設計制造方法、手段方面已基本達到了國際水平，但在制造方法手段方面已基本達到了國際水平，模具結構、功能方面也接近國際水平，但在制造質量、精度、制造周期和成本方面與國外相比還存在一定差距。模具制造技術現代化是模具工業發展的基礎。計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正在不斷向傳統制造技術滲透、交叉、融合形成了現代模具制造技術。其中高速銑削加工、電火花銑削加工、慢走絲切割加工、精密磨削及拋光技術、數控測量等代表了現代沖模制造的技術水平。高速銑削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面質量（主軸轉速一般為15000~40000r/min）,加工精度一般可達10微米，最好的表面粗糙度Ra≤1微米），而且與傳統切削加工相比具有溫升低（工件只升高3攝氏度）、切削力小，因而可加工熱敏材料和剛性差的零件，合理選擇刀具和切削用量還可實現硬材料（60HRC）加工；電火花銑削加工（又稱電火花創成加工）是以高速旋轉的簡單管狀電極作三維或二維輪廓加工（像數控銑一樣），因此不再需要制造昂貴的成形電極，如日本三菱公司生產的EDSCAN8E電火花銑削加工機床，配置有電極損耗自動補償系統、CAD/CAM集成系統、在線自動測量系統和動態仿真系統，體現了當今電火花加工機床的技術水平；慢走絲線切割技術的發展水平已相當高，功能也相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度，目前切割速度已達到300mm/min,加工精度可達±1.5微米，表面粗糙度達Ra=01~0.2微米;精度磨削及拋光已開始使用數控成形磨床、數控光學曲線磨床、數控連續軌跡坐標磨床及自動拋光等先進設備和技術;模具加工過程中的檢測技術也取得了很大的發展,現在三坐標測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數據外,其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施及簡單操作步驟，使得現場自動化檢測成為可能。此外，激光快速成形技術（RPM）與樹脂澆注技術在快速經濟制模技術中得到了成功的應用。利用RPM技術快速成形三維原型后，通過陶瓷精鑄、電弧涂噴、消失模、熔模等技術可快速制造各種成形模。如清華大學開發研制的“M-RPMS-Ⅱ型多功能快速原型制造系統”是我國自主知識產權的世界惟一擁有兩種快速成形工藝（分層實體制造SSM和熔融擠壓成形MEM）的系統，它基于“模塊化技術集成”之概念而設計和制造，具有較好的價格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型為基礎，采用瑞士汽巴精化的高強度樹脂澆注成形的樹脂沖模應用在國產轎車試制和小批量生產開辟了新的途徑。(3).沖壓設備和沖壓生產自動化方面性能良好的沖壓設備是提高沖壓生產技術水平的基本條件，高精度、高壽命、高效率的沖模需要高精度、高自動化的沖壓設備相匹配。為了滿足大批量高速生產的需要，目前沖壓設備也由單工位、單功能、低速壓力機朝著多工位、多功能、高速和數控方向發展，加之機械乃至機器人的大量使用，使沖壓生產效率得到大幅度提高，各式各樣的沖壓自動線和高速自動壓力機紛紛投入使用。如在數控四邊折彎機中送入板料毛坯后，在計算機程序控制下便可依次完成四邊彎曲，從而大幅度提高精度和生產率；在高速自動壓力機上沖壓電機定轉子沖片時，一分鐘可沖幾百片，并能自動疊成定、轉子鐵芯，生產效率比普通壓力機提高幾十倍，材料利用率高達97%；公稱壓力為250KN的高速壓力機的滑塊行程次數已達2000次/min以上。在多功能壓力機方面，日本田公司生產的2000KN“沖壓中心”采用CNC控制，只需5min時間就可完成自動換模、換料和調整工藝參數等工作；美國惠特尼公司生產的CNC金屬板材加工中心，在相同的時間內，加工沖壓件的數量為普通壓力機的4~10倍，并能進行沖孔、分段沖裁、彎曲和拉深等多種作業。近年來，為了適應市場的激烈競爭，對產品質量的要求越來越高，且其更新換代的周期大為縮短。沖壓生產為適應這一新的要求，開發了多種適合不同批量生產的工藝、設備和模具。其中，無需設計專用模具、性能先進的轉塔數控多工位壓力機、激光切割和成形機、CNC萬能折彎機等新設備已投入使用。特別是近幾年來在國外已經發展起來、國內亦開始使用的沖壓柔性制造單元（FMC）和沖壓柔性制造系統（FMS）代表了沖壓生產新的發展趨勢。FMS系統以數控沖壓設備為主體，包括板料、模具、沖壓件分類存放系統、自動上料與下料系統，生產過程完全由計算機控制，車間實現24小時無人控制生產。同時，根據不同使用要求，可以完成各種沖壓工序，甚至焊接、裝配等工序，更換新產品方便迅速，沖壓件精度也高。(4).沖壓標準化及專業化生產方面模具的標準化及專業化生產，已得到模具行業和廣泛重視。因為沖模屬單件小批量生產，沖模零件既具的一定的復雜性和精密性，又具有一定的結構典型性。因此，只有實現了沖模的標準化，才能使沖模和沖模零件的生產實現專業化、商品化，從而降低模具的成本，提高模具的質量和縮短制造周期。目前，國外先進工業國家模具標準化生產程度已達70%~80%，模具廠只需設計制造工作零件，大部分模具零件均從標準件廠購買，使生產率大幅度提高。模具制造廠專業化程度越不定期越高，分工越來越細，如目前有模架廠、頂桿廠、熱處理廠等，甚至某些模具廠僅專業化制造某類產品的沖裁模或彎曲模，這樣更有利于制造水平的提高和制造周期的縮短。我國沖模標準化與專業化生產近年來也有較大發展，除反映在標準件專業化生產廠家有較多增加外，標準件品種也有擴展，精度亦有提高。但總體情況還滿足不了模具工業發展的要求，主要體現在標準化程度還不高（一般在40%以下），標準件的品種和規格較少，大多數標準件廠家未形成規模化生產，標準件質量也還存在較多問題。另外，標準件生產的銷售、供貨、服務等都還有待于進一步提高。畢業設計二.零件的工藝性分析設計要求:設計該零件的沖裁模沖壓件圖如圖-1所示:沖壓技術要求:1.材料：電工純鐵（DT4）3.生產批量：大量生產4.為關鍵尺寸5.未標注公差：按IT14級確定零件的工藝性分析1．該零件材料為DT4E(電磁純鐵板),但目前查不到此材料,只能以電工用工業純鐵代替此材料,根據零件圖知,此零件結構簡單,形狀對稱,根據課本知:對于沖孔的最小孔徑,材料為軟鋼及黃銅等類似的材料其最小邊寬度D≥t(t為材料厚度),本零件沖孔時有尺寸為根據上面公式知,因此能滿足工藝方面的要求.沖裁件孔與孔之間:孔與邊緣之間的距離受模具的強度和沖裁件質量的制約,其值不應過小,一般取C≥2t但不得小于3～4mm,必要時可取C≥(1～1.5)t,但模具的壽命會因此降低或其結構復雜程度增加,所以由沖件圖可知:C1=>=,C2=12>1X=,C3==15.7>=,C4==1>1X=1.5,C5=C6=>1X=,由以上可知孔與孔、孔與邊緣之間的距離能夠滿足工藝要求.2.零件尺寸精度較高，但尚能滿足尺寸工藝的要求，兩個彎曲角上下偏差，且與彎曲回彈方向相反，因在彎曲模具工作部分作相應的形狀與尺寸修正，該件結構不對稱，彎曲時易產生偏移，利用孔定位，并利用壓料裝置使制件在壓緊狀態下彎曲。長邊彎曲線避開了尺寸突變處，短邊彎曲線未避開突變處，但已設計2-R切槽，φ2.05孔到彎曲半徑中心的距離L=4-2.02/2-0.5>t。故該制件能滿足彎曲件結構工藝性要求，只需保證彎曲線與板料軋制方向垂直，r/t將大于rmin/t就不會產生彎裂。由以上可知孔與孔、孔與孔邊緣之間的距離能滿足工藝要求，彎曲也滿足結構工藝要求。因此能夠據此進行模具設計。3.該沖裁件包括沖孔、落料、切斷和彎曲五道基本工序,可采用的沖裁方案有單工序沖裁,復合沖裁和級進沖裁三種.零件屬于大批量生產,因此采用單工序須要模具數量較多,生產率低,所用費用也高,不合理;若采用復合沖,可以得出沖件的精度和平直度較好,生產率較高,但因此零件包含的工序數較多，很難同時完成多道工序，即使能夠完成，對模具的設計要求也是非常的高;用級進模沖裁時,生產率高,操作方便,通過合理設計可以達到較好的零件質量,根據以上分析,該零件采用級進沖裁彎曲工藝方案.2.2沖裁件的精度與粗糙度沖裁件的尺寸精度要求，應在經濟精度范圍以內，對于普通沖裁件一般可達IT11級，較高精度可達IT8級。沖裁所能達到的外形、內孔及中心距一般精度的公差值參見表2.17；報能達到期的外形、內孔及孔中心距離較高精度的公差值參見表2.18所能達到的孔邊距的公差參見表2.19。沖裁件的斷面粗糙度Ram,沖裁件的斷面光面帶寬度由被沖材料的厚度、力學性能及模具間隙和刃口的鋒利程度等確定，由課本中表2-16中知，當tm，而上面技術要求中要求m，因此能滿足工藝要求。沖裁件的材料由表1.10《沖壓工藝與模具設計》可得,電工用工業純鐵,抗剪強度τ=177Mpa,抗拉強度=225Mpa斷后伸長率26%,此材料具有良好的塑性和較好的彈性,沖裁性較好,可以沖裁加工。確定工藝方案.顯然，生產該U形彎曲件要用到的沖壓加工基本工序由落料、沖孔、彎曲，此外，為糾正彎曲回彈，還須增加一次校正彎曲工序。因此，該制件的沖壓工藝方案可能有以下幾種。方案1落料——沖孔——壓彎——校正彎曲方案2沖孔、落料級進——壓彎——校正彎曲方案3沖孔、落料、彎曲級進——校正彎曲方案4沖孔、落料復合——壓彎——校正彎曲方案1材料利用率高，模具結構簡單，但制件精度較差，工序多，操作不安全，生產效率低，適合于小批量生產。方案2材料利用率很低，模具制造成本較大，但生產效率高，操作安全，制件精度較高，適合于較大批量生產。方案3生產效率極高，但材料利用率低，模具結構復雜，制造成本高，且安裝調試周期長，適合于大批量生產。方案4在有氣源的沖壓車間生產，生產效率可相當于方案2，但操作安全性較差，同方案1一樣，材料利用率高，模具制造成本低于方案2，制件平整，尺寸精度高，適合于中批量生產。根據制件的生產綱領屬于中批量及尺寸精度要求較高的特點，比較各方案可見，方案3是較好方案，故選定它。三.沖壓模具總體結構設計根據零件的沖裁工藝方案,采用多工位級進沖裁彎曲模.3.2操作與定位方式零件大批量生產,安排生產可采用自動送料的方式來滿足大批量生產的要求,同時能夠提高生產效率,大大減低工人的勞動強度.因此采用自動送料的方式，保證條料能夠按照正確的方向送進，宜采用導料銷導向，為了提高材料利用率和準確的送料步距我們采用擋料塊配合側刃的定距方式。3．3卸料與出件方式考慮零件尺寸較小，厚度較薄，所需的卸料力較小,因此可采用彈性卸料方式，為了滿足零件圖上對毛邊方向的要求，我們在沖孔時采用彈性卸料板將卡在凸模上的料卸下的下出件方式,推出廢料時采用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式;而在落廢料時我們采用彈性卸料板將砸在凸模上的料卸下的上出件方式,再通過推板將卡在凹模內的廢料推下的下出件方式.模架類型及精度模架類型和精度等級主要根據沖件的尺寸與精度、材料厚度、模具類型、送料與操作等因素來確定。由于該零件材料較薄，尺寸較小，精度要求較高，又是級進模，因此采用受力均衡、滑動平穩、導向準確的對角導柱模架，考慮零件精度要求較高，沖裁間隙較小，因此采用Ⅰ級模架精度。四．沖壓模具工藝分析與設計計算4．1排樣設計與計算根據沖件的形狀特征、質量要求、模具類型與結構方案,以及材料的利用率等因素進行沖裁件的排樣設計。設計排樣時,要在保證沖件質量和模具壽命的前提下,根據充分利用材料的原則來選擇最佳的排樣方案。該沖裁件材料厚度較薄，尺寸小，根據多方面考慮以及多種方案的比較，最后得出結論：采用直排比較合理。對圖有：由課本知：對于未標注彎曲件圓角半徑的彎曲件取r<t.L1=8.5+1.5=mmL2mmL=L1+L2+0.6t=+18.6+7.5-0.2/2+0.6X1.5=mm由表2.10知a=3,a1=2△因此根據式2-60，條料的寬度為 B=（Dmax+2a+△）==mm進距為:S=20.6mm根據3-14，導料銷間距為：B0=B+Z=Dmax+2a+z+2b1=+2X3+0.5+0.4=mm由零件圖在CAD用計算機算得一個零件的面積為mm一個進距內的坯料面積:BXS=X20.6=mm,因此材料利用率為:η=(A/BS)X100%=()X100%=%4.2初選壓力機.(1)沖壓力計算：(1).落料力P=Lt=(X1.5+18.6X1.5)5=KN(2)沖孔力P=Lt=(3.14X3.2+3.14X2.05)(3）卸料力按式（2-4）及查表2.3知: P=KXP≈KN(4)推件力由式（2-5）及查表2.3知，且取梗塞在凸凹模內的廢料個數為3個.推件力P=3XKXP≈(5)頂件力由式（2-6）及查表2.3知頂件力：P=K(P+P)(6)按表3.1可知：P=）/(r+t)=(0.7X1.3X1.86X1.5X1.5X2.25)/(0.4+1.5)≈P=P≈P=P+P≈(7)校正彎曲工序.校正彎曲的投影面積：mmF=PA=60X996≈60KN由于彎曲時頂件力相對與推件力很小，雖然采用彈性卸料和上出件方式.此時我采用上出件方式.F∑=+60≈110KN壓力機公稱壓力PP≥~1.3)F∑=~1.3)X100≈120KN由表1.14知：可選用J23-16開式可傾壓力機(2).計算凸凹模刃口尺寸及公差由于零件的精度要求較高,,且材料較薄,因此模具間隙較小,模具的間隙由配作保證,工藝比較簡單,并且還可以放大基準件的制造公差,(一般可取沖件公差的1/4),使其公差大小不再受凸、凹模間隙值的限制、制造容易,因此采用配作加工為宜.采用級進沖裁彎曲模，首先要考慮凸凹模的壁厚是否過薄，本產品中最小凸凹模的壁厚b（-2.05/2）=1.975(mm)，按表2.16判定，能保證凸凹模由足夠的強度。該需件屬異型件，適宜采用電火花線切割加工，所以采用單配加工法計算凸模、凹模的工作部分尺寸，凸凹的實際尺寸按間隙配作。沖裁件上未注公差尺寸，IT14級計算，△1=0.36，2=0.25.查表2.5知，Zmin=0.15mm。ZmaxΦΦ尺寸為沖孔，其余尺寸均為落料。1.按（2-19）計算沖孔凸模工作部分尺寸：AP1==mmAP2==mmAP3==mmAP4==mmAP5==mmAP6==mmAP7==mm2.按式（2-18）計算凹模工作部分尺寸：BP1==mmBP2==mmBP3=mmBP4==mmBP5==mm3.凸凹模磨損后不變的尺寸：CP1=,CP2=,CP3=CP4=,CP8=8.25,CP9=。CP1=mmCP2=mmCP3=mmCP4==mmCP5==mmCP6==mmCP7==mmCP8==mmCP9==mm彎曲件凸凹模刃口尺寸及公差：因凹凸模橫向刃口尺寸的確定與工件尺寸的標注有關，由表3-22得:Lp=(L+3/4),彎曲件凸凹模的制造公差，采用IT6-IT8級，本彎曲件凸凹模的制造公差采用IT7級，經查表得=0.18，Lp=(L+3/4)=mm凹模(Ld)的尺寸按凸模尺寸配制，保證雙面間隙為2z,由課本知單面間隙一般可按下式計算：z=t+kt,由表3-14得k=0.05,z=t+kt=五.模具的總裝圖與零件圖5.1根據前面的設計與分析,我們可以得出級進模具的裝配圖具體圖形見后面的附圖。5.2沖壓模具的零件圖(1).凹模設計凹模采用矩形板狀,沖孔凹模刃口采用直筒形刃口壁結構,刃口高度取h=(5-10)mm,h=10mm,漏料部分刃口輪廓適當擴大根據表～1mm,取mm,(為便于加工,落料凹模漏料孔可設計成近似于刃口輪廓的簡化形狀,如圖所示),落廢料凹模比較復雜,其刃口采用直通式,凹模的刃口尺寸按凸模配作,保證間隙在zmin-zmax之間；凹模輪廓尺寸計算如下:凹模輪廓尺寸的確定:凹模輪廓廓尺寸包括凹模板的平面尺寸LXB(長X寬)及厚度尺寸H.從凹模外邊緣的最短距離稱為凹模壁厚C.對于簡單對稱形狀刃口凹模,由于壓力中心即對稱中心,所以凹模和平面尺寸即可沿刃口型孔向四周擴大一個凹模壁厚來確定,所以:式中b-最大型孔尺寸，k-厚度系數。k=0.28(查表知)C==1.75X20=35mm此凹模經綜合考慮,彎曲件的凹模板的厚度要比其它工序所用的凹模的厚度要厚,因此此處采用彎曲件的凹模的厚度作為凹模板的厚度.可按如下公式估算:H=Ra+h0+L+L0=3+4+17+12=36mm,Ra取3,h0根據表取4.L0=12由以上算得凹模輪廓尺寸LXBXH=XX36,查有關國家標準,并無厚度合適,因此我選LXB為標準尺寸,得LXBXH=150X180X35.凹材料的選用:根據表7-2,材料選用Cr12moV.凹模刃口尺寸及其它具體見零件圖.或后面所附的零件圖.設計中,因為壓力中心與凹模板的幾何中心相差不太,由壓力機根據模柄孔尺寸為φ40,壓力中心仍在模柄投影面積,可設他們在同軸線上.(2).凸模設計落廢料凸模刃口部分為異形,為了方便凸模的加工,將凸模設計成直通式,采用線切割的方式將其加工成型,同時為便于凸凸模刃口部分為矩形,并且尺寸很小,為了增強凸模的強度和方便加工,我們將其設計成截面為方形的階梯結構,采用鉚接的方式與凸模固定板相連,沖孔凸模的尺寸根據材料厚度、卸料板尺寸和安裝固定要求尺寸以及式2-28的h，h一般取10~20，這里取h=15mm.所以沖孔凸模的尺寸為L=h1+h2+t+h=25+15+1.5+15=mm.h1為凸模固定板厚度，h2為卸料板厚度。加上鉚接部分的長度取L=58mm.對于落廢料凸模,根據零件的特殊要求以及工藝方面的需要,將其安裝在下模,而將凹模安裝在上模,這于第一道沖孔工序剛好相反,為了不使材料產生太大的變形,凸模不能深入凹模太長,因此凸模長度不能安照一般計算凸模的公式進行計算,根據多方面的考慮,將其長度定為L=42mm.并通過螺釘與凹模板連接。彎曲凸模(兼切斷凸模)為便于凸模和固定板的加工,可通這設計成鉚接方式與固定板固定,其長度L=80mm.凸模材料：參照沖壓模具設計與制造選用Cr12MoV.對圖-A說明:(1).反鉚反磨平是為了裝配的要求;(2).凸模與凸模固定板采用過渡配合(H7/m6);(3).倒角是為了方便加工和作為階梯的過渡;(4).尺寸的部分是為了防止彎曲件包裹在凸模上;(5).尺寸的刃口部分,特別是切斷工件的一邊要做成有鋒利的刃口,另一邊可適當的倒一下角;(6).刃口尺寸由前面計算可得;(7).淬硬60~64HRC是為了提高模具的壽命;(8).工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取3.2;(9).保持刃口鋒利,為了減小毛刺;(10).材料為Cr12MoV;對圖-B說明:(1).螺釘連接是為了裝配的要求;(2).采用直通式是為方便加工;(3).刃口尺寸由前面計算可得;(4).淬硬58~62HRC是為了提高模具的壽命;(5).工件表面粗糙度要求較高取0.8;(6).保持刃口鋒利,為了減小毛刺.(7).材料為Cr12MoV;對圖-C說明:(1).反鉚反磨平是為了裝配的要求;(2).凸模與凸模固定板采用過渡配合(H7/m6);(3).尺寸為3的部分作為階梯的過渡;(4).刃口尺寸由前面計算可得;(5).淬硬58~62HRC是為了提高模具的壽命;(6).工件表面粗糙度要求較高,取0.8,其余的可取1.6、3.2;(7).保持刃口鋒利,為了減小毛刺;(8).材料為Cr12MoV;(3).選擇緊固件及定位零件螺釘規格的選用:根據表3-59,由凹模板的厚度可選用M10,在根據實際要求,查標準選用GB/T65-2000M10X75,這里要8個.同時在固定落料凹模、落料凸模以及校平凸模是還分別需要M6X25兩個、M3X30四個、M4X40兩個；根據表3-61,選取材料為45鋼.銷釘規格的選用:銷釘的公稱直徑可取與螺釘大徑相同或小一個規格,因此根據標準選用GB119-86A10X75,根據表8-3,選取材料為45鋼.根據定位方式及坯料的形狀與尺寸,選用合適的標準定位零件.導料銷:導料銷由表10-15知,擋料銷高度h=3,根據表3-61,選取材料為45鋼,數量為4,查標準GB2866.11-81,如圖導料銷所示:導套：導套因為凸模的直徑很小，為防止凸模在工作事折斷，在此為保護凸模而設計護套，其尺寸附圖所示側刃：側刃設計時側刃的公稱尺寸等于步距的公稱尺寸,側刃的斷面長度L為:L=S+(0.05~0.10)=20.6+0.08=20.68mm側刃的斷面寬度B=6~10mm取B=10mm.側刃切下的料邊的寬度近似等于材料的厚度.這里的側刃選擇IB型,材料T10A,熱處理硬度56~60HRC側刃使用時,一般要和擋塊配合使用,其L=15mm,B=8mm.(4).設計和選用卸料與出件零件卸料:卸料以彈性卸料,為了滿足零件的工藝要求，此處需要兩塊卸料板，沖孔卸料板的平面外形尺寸一般與凹模板相同,但一開始在設計凹模時，為了使沖孔凹模和彎曲凹模在一塊凹模板上只考慮了彎曲工序的凹模尺寸，因此此處的卸料板尺寸可不必按照一般的計算公式進行計算，這里所選用卸料板的LXBXH=107X18X10,因為凸模的尺寸很小，為了保護凸模這里采用了護套，凸模和護套的型孔按H8/h8配合制造護套和卸料板采用H7/k6過渡配合，卸料板在此僅起卸料作用,落廢料凸模卸料板的尺寸LXBXH=86X25X10凸模與卸料板間的雙邊間隙一般取0.2~,這里取,根據表3-61,材料為Q275.出件:出件是以凸模往上頂即可,可借助彈頂器將彎曲件從凹模中頂出.因此這里需要設計頂板,同時為了將落廢料工序中卡在凹模中的廢料推出,還需要設計推板.如圖-A、圖-B.卸料螺釘:根據JB/T7650.6此處選擇M6X45的圓柱頭內六角卸料螺釘，這里需要四個；如圖所示:(5).選擇模架及其它模具零件選擇模架:根據GB/T2851.5-90,由凹模周界150X180,及安裝要求,選取凹模周界:LXB=200X200,閉合高度:H=210~255,上模座:200X200X45下模座:200X200X50,導柱:32X190,35X190,導套:32X105X43,35X105X43.由以上可得模架及其零件如圖所示.下圖只是草圖,具體零件參閱《模具標準匯編(一)》模柄:由壓力機的型號J23-16.可查得模柄孔的直徑為40,深度為60,由裝配要求,模柄與模柄孔配合為H7/m6并加銷釘防轉,模柄長度比模柄孔深度小5~10mm,根據需要，選用壓入式模柄較合理，所以根據GB2862.1-81得圖所示:上夾板:上夾板的作用是承受并擴散凸模傳遞的壓力,防止模座被擠壓損傷,以及給頂板有一個上下活動空間,因此在與模座接觸面之間加上一塊淬硬磨平的上夾板和下墊板.上夾板和下墊板的外形尺寸與凸模固定板和凹模相同,厚度可取3~10mm,這里取10,經計算取其厚度為12mm。凸模固定板:凹模固定板的外形尺寸與凹模的外形尺寸一致,厚度為0.6~0.8h,h為凹模的厚度,這里取0.635=21mm,根據標準選取板的規格為LXBXH=150X180X20;凸模固定板與凸模采用H7/n6過渡配合,裝配可通過2個銷釘定位,4個螺釘與上模座連接固定,各形孔的位置尺寸與凹模的保持一致,頂部與凸模鉚接,因此必須倒角,由以上可得凸模固定板的零件圖如圖所示:(1).公稱壓力根據公稱壓力的選取壓力機型號為J23-16,它的壓力為160>120,所以壓力得以校核;(2).滑塊行程安全高度h=20mm,凸模進入凹模的深度h1=25mm,即S1=20+25=45<S=55,所以得以校核.(3).行和次數行程次數為55大批量,又是自動送料,不能太慢,因此是得以校核.(4)工作臺面的尺寸根據下模座LXB=200X200,且每邊留出60~100,即L1XB1=300X300,而壓力機的工作臺面L2XB2=370X560,故符合要求,得以校核;(5)滑塊模柄孔尺寸滑塊上模柄孔的直徑為40,模柄孔深度為60,而所選的模柄夾持部分直徑為40,長度為40故符合要求,得以校核;(6).閉合高度由壓力機型號知Hmax=220M=45H1=20Hmin=Hmax–M=220-45=175(M為閉合高度調節量/mm,H1為墊板厚度/mm)由式():(Hmax–H1)-5≥H≥(Hmin–H1)+10,得（220-20）-5≥186≥(175-20)+10即195≥189≥165,所以所選壓力機合適,即壓力機得以校核.六.沖壓模具零件加工工藝的編制 6.1凹模加工工藝過程如表6-1-1、6-1-2所示表6-1-1沖孔、切斷、彎曲凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成150mmX180mmX40mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床4銑銑25mmX60mm的凹槽,銑床5平磨磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直平面磨床6鉗工劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線7鉗工加工好凸模,配作沖孔凹模達要求8銑銑漏料孔達要求銑床9鉗工鉆鉸2Xφ10mm,鉆攻4XM10mm鉆床10熱處理淬火,回火,保證HRC60~6411平磨磨厚度及基面見光平面磨床12線切割線切割機床13鉗工研光各型孔達要求14檢驗表6-1-2落料凹模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成90mmX30mmX28mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床4線切割線切割機床5鉗工劃螺孔位置線6鉗工鉆攻2XM6mm鉆床7熱處理淬火,回火,保證HRC60~648平磨磨厚度及基面見光平面磨床9鉗工研光各型孔達要求10檢驗6.2凸模加工工藝過程如表6-2-1,6-2-2,6-2-3,6-2-4所示表6-2-1落廢料凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成30mmX18mmX40mm2熱處理退火3鉗工鉆攻2XM3mm鉆床4銑銑上下兩面,厚度留單邊磨量0.2~銑床5線切割研量線切割機床6熱處理淬火,回火,保證HRC58~627鉗工磨各配合面達要求8檢驗說明:側刃的加工過程按表6-2-1加工，只是沒有鉆孔工序.表6-2-2沖孔凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料備料10mmX10mmX90mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床4銑銑過渡階梯,達到要求銑床5鉗工倒角達要求6鉗工磨工作部分,達到要求7熱處理淬火,回火,保證HRC58~628鉗工磨平上下表面達要求9檢驗說明:四個沖孔凸模都按表6-2-2加工.表6-2-3校平凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料備料60mmX15mmX45mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床4線切割研量線切割機床5鉗工拋光達表面要求6熱處理淬火,回火,保證HRC58~627鉗工磨平上下表面達要求8檢驗表6-2-4彎曲凸模加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料備料50mmX40mmX80mm2銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床3銑銑銑床4銑銑臺階尺寸留0.銑床5鉗工倒角達要求6鉗工拋光達表面要求7熱處理淬火,回火,保證HRC60~648鉗工磨平上下表面達要求9檢驗過程如表6-3所示表6-3卸料板加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成40mmX100mmX15mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔、螺孔的位置線,劃漏料孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔,保證于凸模間按H7/h6配合線切割機床7鉗工鉆攻2XM6mm鉆床8平磨磨厚度及基面見光平面磨床9鉗工研光各型孔達要求10檢驗說明:兩塊卸料板都按表6-4加工凸模固定板加工工藝過程如表6-4所示表6-4凸模固定板加工工藝過程工序號工序名稱工序內容設備1備料將毛坯鍛成155mmX185mm25mm2熱處理退火3銑銑六面,厚度留單邊磨量0.2~銑床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨側基面保證互相垂直平面磨床5鉗工劃各型孔,螺孔,銷孔位置劃漏孔輪廓線6線切割按圖切割各型孔,保證配合尺寸線切割機床7鉗工鉆2Xφ1