支撐板冷沖壓工藝及級進模設計論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　編號</b></p><p><b>　　無錫太湖學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目： 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 </p><p>　　信機 系 機械工程及自動化 專業(yè)

2、</p><p>　　學 號： 　　　 　　　</p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 　 （職稱：副教授）</p><p>　?。毞Q： ）</p><p>　　2013年5月25日</p><p>　　無錫太湖學院

3、本科畢業(yè)設計（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾 書</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 支撐板冷沖壓工藝及級進模設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。</p>

4、;<p>　　班 級： 機械96 </p><p>　　學 號： 0923255 </p><p>　　作者姓名： </p><p>　　2013 年 5 月 25 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p&

5、gt;　　沖壓工藝分析主要考慮產品的沖壓成形工藝，最主要的是包括經濟和技術兩方面內容。在經濟方面，主要根據沖壓件的生產批量，分析產品成本，闡明采用沖壓生產可以取得的經濟效益；在技術方面，根據產品圖紙，主要分析零件的結構特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡單最經濟的方法沖壓出來。</p><p>　　由于產品沒有特殊要求，

6、故模具結構采用沖孔、落料的工序設計，并采用正裝方式設計模具結構，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料結構。廢料和產品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產批量大故采用條料。。</p><p>　　在沖壓零件中，材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產品成本的重要因素，必須認真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。</p>

7、<p>　　沖壓是高效的生產方式，采用復合模，尤其是多工位的級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產。生產效率高，勞動條件好生產成本低，一般每分鐘可生產數百件。</p><p>　　關鍵詞：沖壓工藝；排樣；模具結構；級進模</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

8、t;p>　　Stamping process analysis mainly consider product stamping forming process, the main is including two aspects of economic and technical content. On the economic front, mainly according to the stamping parts of t

9、he production batch, analyzing the product cost, clarify the stamping production can achieve economic benefit; In terms of technology, according to the product drawings, analysis the main parts of structure, size, accura

10、cy requirements and materials performance factors such as whether acc</p><p>　　Because the product has no special requirements, so the mold structure with punching and blanking process design, and USES the w

11、ay of dress design of mould structure, namely the female die is installed in the mould parts. Because the material is not thick, stamping speed faster, discharging discharging using rigid structures. Waste materials and

12、products are used in the die (mould) down. Production batch die blanking pieces for this article using the material. </p><p>　　In stamping parts, material costs accounted for more than 60%, the purpose of th

13、e layout is reasonable use of raw materials, so the utilization rate of materials is an important factor to decide the product cost, must be calculated carefully, to ensure that the line sheet for reasonable, in order to

14、 achieve a better material utilization.</p><p>　　Stamping is efficient production mode, adopting the composite die, especially the multi-station progressive die, stamping can be completed in a pressure on th

15、e multichannel working procedure, to achieve the pick-up uncoiling, leveling, cutting to the forming and finishing automatic production. High production efficiency, good working conditions production cost is low, general

16、 can produce hundreds of pieces per minute. </p><p>　　Key words: Stamping process;Layout ;The mould structure ; Progressive die</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘

17、 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　目 錄V</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內容和意義1</p><p>　　1.2 國內外的發(fā)展概

18、況2</p><p>　　1.3 本課題應達到的要求5</p><p>　　2 沖壓工藝設計6</p><p>　　2.1 沖壓件簡介6</p><p>　　2.2 沖壓的工藝性分析6</p><p>　　2.3 沖壓工序7</p><p><b>　　2.4沖裁間隙8&

19、lt;/b></p><p>　　2.5 沖壓工藝方案的確定8</p><p>　　3 支撐板連續(xù)模設計9</p><p>　　3.1 模具結構9</p><p>　　3.2 確定其搭邊值9</p><p>　　3.3 確定排樣圖10</p><p>　　3.4 材料利用率計算

20、11</p><p>　　3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定11</p><p>　　3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定11</p><p>　　3.5.2沖兩圓孔及異性孔的凸、凹模刃口尺寸的計算13</p><p>　　3.6 沖壓力計算14</p><p>　　3.6.1 落料部分沖壓力15</p

21、><p>　　3.6.2 沖2個圓孔部分沖壓力15</p><p>　　3.6.3 沖兩個異形孔部分沖壓力16</p><p>　　3.6.4 總沖壓力16</p><p>　　3.7壓力機選用16</p><p>　　3.8 壓力中心計算17</p><p>　　3.9 模具主要零部件的

22、結構設計18</p><p>　　3.9.1 凹模結構及設計18</p><p>　　3.9.2 沖兩小圓形孔及異形孔的凸模設計19</p><p>　　3.9.3 落料凸模設計21</p><p>　　3.9.4 卸料板設計22</p><p>　　3.9.5 凸模固定板設計23</p>&

23、lt;p>　　3.9.6 凸模墊板設計24</p><p>　　3.10 標準件確定25</p><p>　　3.10.1 模架確定25</p><p>　　3.10.2 上模螺釘確定26</p><p>　　3.10.3 上模銷確定26</p><p>　　3.10.4 下模螺釘確定26</p

24、><p>　　3.10.5 下模銷確定26</p><p>　　3.10.6 卸料螺釘確定26</p><p>　　3.10.7模柄確定26</p><p>　　3.10.8模柄上止轉銷的確定27</p><p>　　3.11 模具閉合高度、校驗壓力機27</p><p>　　4 結論與展

25、望28</p><p><b>　　4.1 結論28</b></p><p>　　4.2 不足之處及未來展望28</p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b&g

26、t;　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內容和意義</p><p>　　模具，是工業(yè)生產的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通訊等產品中，60％～80％的零部件都依靠模具成形,模具質量的高低決定著產品的質量高低，所以，模具被稱之為“百業(yè)之母”。模具又是“效益放大器”,用模具生產的最終產品的價值,往往是模具本身價值的幾十倍乃至上百倍。&

27、lt;/p><p>　　采用模具生產零部件，具有生產效率高、質量好、成本低、節(jié)約能源和原材料等一系列優(yōu)點，用模具生產制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。已成為當代工業(yè)生產的重要手段和工藝發(fā)展方向?，F代經濟的基礎工業(yè)?，F代工業(yè)品的發(fā)展和技術水平的提高，很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，因此模具工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展將起越來越大的作用。</p>&

28、lt;p>　　我國模具工業(yè)的技術水平近年來也取得了長足的進步。大型、精密、復雜、高效和長壽命的模具上了一個新臺階。大型復雜沖模以汽車覆蓋件模具為代表，已經能生產部分新型轎車的覆蓋件模具。體現高水平制造技術的多工位級進模的覆蓋面，已從電機、電器鐵芯片模具，發(fā)展到接插件、電子槍零件、空調器散熱片等多種家電零件模具。在大型塑料模具方面，已能生產電視的塑殼模具、大容量洗衣機全套塑料模具，以及汽車保險杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面

29、，已能生產相機塑料模具、多型腔小模數齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復雜壓鑄模方面，目前，國內已能生產自動扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等模具，也都達到了較高的水平，并可以替代進口模具。</p><p>　　具經過行業(yè)結構調整后，將呈現十大發(fā)展趨勢：一是模具的精度將更加精密；二是模具日趨大型化；三是多功能復合模具將進一步發(fā)展；四是熱流

30、道模具在塑料模具中的比重將逐漸增大；五是模具標準化和模具標準件的應用將日漸廣泛；六是氣輔模具及適應高壓注射成型等工藝的模具將有較大發(fā)展；七是快速經濟模具的前景十分廣闊，八是壓鑄模的比重將不斷提高，同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求；九是塑料模具的比例將不斷增大；十是模具技術水平將不斷提高，中高檔模具比例將不斷增大，這也是產品結構調整所導致的模具市場未來的趨勢。</p><p>　　沖壓件的生產過程

31、一般都是從原材料剪切下料開始，經過各種沖壓工序和其它必要的輔助工序加工出圖紙所要求的零件，進行沖壓模具設計與制造就是根據已有的生產條件，綜合考慮影響生產順利進行的各方面因素，合理安排零件的生產工序，優(yōu)化確定各工藝參數的大小和變化范圍，合理設計模具結構，正確選擇模具加工方法，選用機床設備等，使零件的整個生產達到優(yōu)質、高產、低耗、安全的目的。</p><p>　　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

32、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。</p><p>　　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

33、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。</p><p>　　冷沖壓模具是一種應用于模具行業(yè)冷沖壓模具及其配件所需高性能結構陶瓷材料的制備方法，高性能陶瓷模具及其配件材料由氧化鋯、氧化釔粉中加鋁、鐠元素構成，制備工藝是將氧化鋯溶液、氧化釔溶液、氧化鐠溶液、氧化鋁溶液按一定比例混合配成母液，滴入碳酸氫銨，采用共

34、沉淀方法合成模具及其配件陶瓷材料所需的原材料，反應生成的沉淀經濾水、干燥，煅燒得到高性能陶瓷模具及其配件材料超微粉，再經過成型、燒結、精加工，便得到高性能陶瓷模具及其配件材料。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明制成的冷沖壓模具及其配件使用壽命長，在沖壓過程中未出現模具及其配件與沖壓件產生粘結現象，沖壓件表面光滑、無毛刺，完全可以替代傳統高速鋼、鎢鋼材料。</p><p>　　模具材料對模具壽命的影響是模具材料性質、化學成分、組

35、織結構、硬度和冶金質量等的綜合反映。其中，材料性質和熱處理質量影響最為明顯。模具材料性質對模具壽命的影響是很大的。如將同一種工件，使用不同的模具材料做彎曲試驗，試驗結果：用9Mn2V材料，其壽命為5萬次；用Crl2MoV滲氮，其壽命可達40萬次。因此，在選用材料時，應根據制件的批量大小，合理選用模具材料。模具工作零件的硬度對模具壽命的影響也很大。但并不是硬度愈高、模具壽命愈長。這是因為硬度與強度、韌性及耐磨性等有密切的關系。有的沖模要求

36、硬度高，壽命長。如采用T10鋼制造沖模，硬度為54～58HRC，只沖幾千次，制件毛刺就很大。如果將硬度提高到60～64HRC，則刃磨壽命可達2～3萬次。但如果繼續(xù)提高硬度，則會出現早期斷裂。有的沖模硬度不宜過高，如采用Crl2MoV制造凹模硬度為58～62HRC時，一般壽命為2—3萬件，失效形式是崩刃和開裂以及如果將硬度降到54～58HRC，壽命提高到5～6萬件，但硬度降低到50～53HRC會出現凹模刃口易磨鈍現象。由此可見，模具硬度必

37、須根據材料性質和失效形式而定。應使硬度、強度、韌性及耐磨性、耐疲勞強</p><p>　　沖模制造的精度與使用壽命關系很大，特別是模具表面粗糙度對模具影響很大。如用Crl2MoV鋼制造落料模，如果表面粗糙度值Ra1.6um時，其壽命為3萬件左右。如經精拋光，表面粗糙度值Ra0.4um，壽命可提高到4—5萬件。因此，對模具工作零件表面，一般都要經過磨削、研磨、拋光等精加工和精細加工。</p><

38、p>　　在實際生產中，對于薄板沖模使用，很少出現非正常磨損的情況。但對于厚板沖模時則發(fā)現易出現非正常磨損，我們總是針對出現的問題進行研究總結。因為一副冷沖模，從設計、加工制造、裝配、調試到安裝、使用，都耗費了眾多工時，同時沖模的凸、凹模使用的材料，大都是優(yōu)質合金鋼。因此，沖模的成本都是比較高的。所以在生產中了解影響沖模壽命的因素及采取相應的對策來指導生產，具有重大的現實意義。</p><p>　　1.2 國

39、內外的發(fā)展概況</p><p>　　改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對冷沖模具的需求量不斷增長。近年來，冷沖模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，冷沖模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。</p><p>　　隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能

40、力的重要性。而冷沖模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一，冷沖模具制造技術現已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。</p><p>　　近年許多冷沖模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(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Moldfl

41、ow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。</p><p>　　以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計

42、制造周期等方面做出了貢獻。</p><p>　　雖然中國冷沖模具工業(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，精密加工設備在冷沖模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命冷沖模具依賴進口。</p><p>　　隨著科學技術的不斷進步，現代工業(yè)產品的

43、生產日益復雜與多樣化，產品性能和質量也在不斷提高，因而對冷沖壓技術提出了更高的要求。為了使冷沖壓技術能適應各工業(yè)部門的需要，冷沖壓技術自身也在不斷革新和發(fā)展。冷沖壓技術的發(fā)展思路就是盡可能地完善和擴充冷沖壓工藝的優(yōu)點，克服其缺點。在冷沖壓技術的發(fā)展過程中，應注意以下幾方面：</p><p>　　(1)冷沖壓技術的發(fā)展過程中應正確地確定工藝參數及冷沖模具工作部分的形狀與尺寸，提高沖壓件的質量、縮短新產品試制周期，應

44、在加強沖壓成形理論研究的基礎上，使沖壓成形理論達到能對生產實際起指導作用，逐步建立起一套密切結合生產實際的先進的工藝分析計算方法。國外已開始采用彈塑性有限元法對汽車覆蓋零件的成形過程進行應力應變分析和計算機模擬，以預測某一工藝方案對零件成形的可能性和可能出現的問題。</p><p>　　(2)加快產品更新換代，克服模具設計周期長的缺點。應大力開展模具計算機輔助設計和制造(CAD/CAM)技術的研究。在我國，目前要

45、特別注意加強多工位級進模CAD/CAM技術的研究。</p><p>　　(3)滿足大量生產需要以及減輕勞動強度。應加強冷沖壓生產的機械化和自動化研究,使一般中、小件能在高速壓力機上采用多工位級進模生產，達到生產高度自動化,進一步提高沖壓的生產率。</p><p>　　(4)擴大冷沖壓生產的運用范圍。使冷沖壓既適合大量生產，也適合小批量生產；既能生產一般精度的產品，也能生產精密零件。應注意開

46、發(fā)如精密沖裁(特別是厚料精沖)、高能成形、軟模成形、施壓和超塑性加工等新成形工藝，還要推廣簡易模(軟模和低熔點合金模)、通用組合模、數控沖床等設備的運用。</p><p>　　此外，對沖壓板料性能的改進，模具新材料、模具新加工方法的開發(fā)也應進一步加強。</p><p>　　當今世界正進行著新一輪的產業(yè)調整。一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉移，中國正成為世界模具大國。近年來，外資對我國模具行業(yè)

47、投入量增大，工業(yè)發(fā)達國家將模具向我國轉移的趨勢進一步明朗化。日本的模具產能約占全球的40%，居世界第一位，每年向國外出口大量模具?，F在模具市場競爭日趨激烈，因此日本模具業(yè)也在努力降低生產成本。模具行業(yè)是人力成本較高的行業(yè)，日本的人力成本是中國及東南亞地區(qū)的十幾倍，而人力成本中有70%以上是非核心技術人員。因此，現在日本模具業(yè)正逐漸將技術含量不高的模具轉向人力成本低的地區(qū)生產，只在本國生產技術含量較高的產品。其次是日本使用模具的主要企業(yè)有

48、加快向國外轉移的趨勢，這使日本本國模具使用量減少。隨著模具工業(yè)全球化布局的發(fā)展，模具行業(yè)在美國工業(yè)總產值中所占的比重呈現出不斷下降的態(tài)勢，但是美國模具在全球模具的高端產品仍然占據著重要地位。德國主要世界上主要的制造大國之一，在模具制造方面具有領先的技術。德國擁有世界領先的汽車、船舶等制造技術，受上游行業(yè)需求影響，德國模具在世界上具有較為重要的地位。由于德國將將技術含量較高的制造業(yè)作為其立國之本，預計未來德國不會放棄模具制造領域，相反會加

49、強</p><p>　　國外模具設計愚想十分明確，力求設計的?？h盡可能以低造債，短周期，高質量去適應自動化生產并符臺生產批量等各種因素的要求，從而降低產品成本和價格，以獲得最大的利潤即使是一個緊固螺釘也要精打細算，例如在美國BorgWorner公司的試驗中心有一副模板面積為600×900mm的大摸具，其模板周圍僅M12的螺釘八只，而國內一般就要選用M16或M18的螺釘。</p><p

50、>　　國外多工位級進模大多采用鑲拼結構，凸模用標準型式進行鑲嵌，凹模拼塊用環(huán)氧樹脂粘結周定，普遍使用氣動迭料器，通過鎖緊進給機構，利用壓縮空氣推動活塞往復進行送料。</p><p>　　國外塑料模向一模多腔方向發(fā)展，型腔數量可多達1000個，尺寸精度5微米 并普遍采用熱流道塑料模，這種模具的成本雖然比冷流遘模具高20％，但工件成本卻降低30～50％。法國已成功地把熱流道技術應用在注塑成型46公斤重塑件的注塑

51、模上。</p><p>　　CAD／CAM是模具生產走向全面自動化的根本措施，但還沒有普遍推廣使用。國外工業(yè)發(fā)達國家摸具采用CAD／CAM約占20～30％，只用CAD系統，可縮短設計時間40～70％，畫圖質量提高，可避免圖紙錯誤，國內CAD／CAM總的情況是處于起步和研究階段，1984年華中理工大學與國營733廠共同開發(fā)了國內第一個精沖模具CAD／CAM系統，北京機電研究院開發(fā)了沖裁模CAD／CAM系統。1987

52、年華中理工大學與北京模具廠，星火模具廠等共同開發(fā)了我國第一個注堡摸CAD系統。</p><p>　　CAD／CAM還沒有普遍推廣使用的主要原因是：設備投資大；技術不夠成熟；培訓工作跟不上，基礎工作和標準化工作不夠。</p><p>　　我國模具技術水平大約比國外工業(yè)發(fā)迭國家落后20年，要縮小這個差距，必額認真、踏實地去做一些事情：</p><p>　　1.首先要充分

53、認識到加速發(fā)展模具工業(yè)的重要意義，在現有體制上，要對模具工實行一定的優(yōu)惠政策。</p><p>　　2.開發(fā)精密，復雜，大型，長壽命模具，實現模具國產化。</p><p>　　3.發(fā)展模具成套加工精密設備和三座標檢測設備。</p><p>　　4.發(fā)展CAD／CAM 自動加工系統。</p><p>　　5.加速模具標準化，專業(yè)化、商品化生產。

54、</p><p>　　1.3 本課題應達到的要求</p><p>　　冷沖壓是一種先進的材料（金屬非金屬）加工方法，它是建立在材料塑性變形基礎上，利用模具和沖壓設備對板料進行加工，以獲得要求的零件形狀、尺寸及精度。沖模主要用于金屬及非金屬板材的壓力加工，其加工方式可分為分離與成形兩大類。</p><p><b>　　1.分離工序</b><

55、/p><p>　　包括剪切，切斷、切槽、切口、切邊、落料、沖孔等幾大類，其劃分依據主要是被加工材料的形態(tài)及受力狀態(tài)。分離工序所加工的板材可以是平面的也可以是立體的，當然也可以加工型材、棒材等。其所用的沖?？赏ǚQ為沖裁模。其中有代表性的為落料模、孔模、切邊模以及包含復合工序的復合模和連續(xù)模。落料模通常用來在平板上封閉沖裁出所需零件。沖孔模通常用來在零件上封閉沖夫多余的材料，得到所需要的孔。切邊按通常用來在毛坯或零件上沖

56、去多余的邊料。其余分離工序各包括有不同個數的沖裁面，均不封閉。</p><p><b>　　2.成形工序</b></p><p>　　廣義成形工序指利用永久變形特固態(tài)坯料制成所需形狀和尺寸的制件加工。廣義成形除包括狹義成形所合的內容以外還包括其他壓力加工，如鍛造、軋制、鍛壓、擠壓等。這些壓力加工所用模具不在本課程講授范圍之內。狹義成形是指保持作為板坯的板料狀態(tài)而改變其

57、外觀的加工。狹義成形通常包括拉探、脹形、翻邊、擴口、縮口等工序彎曲也可以劃為成形的一種。沖模除按加工方式劃分外，還可按加工工序的組合程度劃分——單二序模、復合模、級進模以及多工位機床用的傳遞模。此外，還有一些劃分方法，如經濟模，自動模，汽車制造業(yè)的大、中、小沖模等，不一一列舉。</p><p>　　沖裁是利用模具使板科產生分離的沖壓工序，包括落料與沖孔。它可以制成零件，也可為彎曲、拉延、成形等工序準備毛坯。從板科

58、上沖下所需形狀的零件（或毛坯）叫落科。在工件上沖出所需形狀的孔（沖去的為廢料）叫沖孔。</p><p>　　沖裁時不僅要求次沖出符合圖紙形狀叫零件，還應有一定質量要求，沖裁件質量是指切斷面質量、尺寸精度及形狀誤差。切斷面應平直，光潔、無裂紋和撕裂、夾層等缺陷、毛刺小零件，表面應盡可能平坦，即穹弓小，尺寸精度度保證不超出圖紙規(guī)定的公差范圍。</p><p>　　影響沖裁件質量的因素很多，從生

59、產實際知道，凸、凹模間隙大小及力的均勻性、模具刃口狀態(tài)、模具結構與制造精度、材料品質等，對沖裁件都有影吶。但我們必須從其中找出對沖裁質量起著決定性作用的因素。間隙就是一個。</p><p>　　級進模又稱連續(xù)模，它將落料、彎曲、拉深、沖孔和切邊等多工序安排在一個模具的不同工位上，在沖壓過程中坯料依次通過多工位被連續(xù)沖壓成形，至最后工位成為制件。</p><p>　　綜合應用各種所學的專業(yè)知

60、識，在規(guī)定的時間內對產品進行冷沖壓工藝分析，制訂完整的沖壓工藝方案，并完成其中的模具設計、數據計算和圖紙。</p><p><b>　　2 沖壓工藝設計</b></p><p><b>　　2.1 沖壓件簡介</b></p><p>　　形狀和尺寸如下圖所示。材料為08F，板材厚度為2mm。</p><

61、p><b>　　圖2.1 產品圖</b></p><p>　　圖中尺寸未注公差取國標GB/T1800-79《沖壓件未注尺寸偏差極限》[2]標準中的m級。材料為帶料，規(guī)格可定制。</p><p>　　依據GB/T 1800－79，分析圖中未注公差尺寸可得兩類：</p><p>　　第一類為包容表面尺寸，分別有：φ2.6，2.8，10.2&l

62、t;/p><p>　　第二類為被表面包容尺寸，有：24.8，18，30。</p><p>　　第三類為暴露表面及中心距尺寸，有：15，4，10，6，8。</p><p>　　第一類包容表面尺寸，查參考文獻[1]，P3，表1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差，得各相關尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為：</p><p><b>　　，，&l

63、t;/b></p><p>　　第二類被包容表面尺寸，查參考文獻[1]，P6，表1未注公差沖裁圓半徑線性尺寸的極限偏差，得各相關尺寸的公差，帶公差后的尺寸為：，，。</p><p>　　第三類為暴露表面及孔中心距尺寸，查參考文獻[1]，表1 未注公差沖裁件線性尺寸的極限偏差，得各相關尺寸的公差，帶公差后的尺寸分別為：</p><p><b>　　，，

64、，，，</b></p><p>　　將至整合后其相關尺寸公差為，，，，，，，，，，。</p><p>　　2.2 沖壓的工藝性分析</p><p>　　沖壓工藝分析主要考慮產品的沖壓成形工藝，最主要的是包括技術和經濟兩方面內容。在技術方面，根據產品圖紙，主要分析零件的結構特點、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合沖壓工藝的要求；在經濟方面，主要根據

65、沖壓件的生產批量，分析產品成本，闡明采用沖壓生產可以取得的經濟效益。因此工藝分析，主要是討論在不影響零件使用的前提下，能否使零件以最簡單最經濟的方法沖壓出來。</p><p>　?、庞绊憶_壓件工藝性的因素很多，從技術和經濟方面考慮，主要因素：</p><p>　　1．沖裁件結構特點，內、外形復雜程度；</p><p>　　2．沖裁件外形和內孔圓角半徑的大??；<

66、/p><p>　　3．沖孔時孔的大小；</p><p>　　4．沖裁時孔與孔之間、孔與邊緣之間距離；</p><p>　　5．沖壓材料，是否是常見材料。</p><p><b>　　6．生產批量的大小</b></p><p>　　7．沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求等。</p>

67、;<p>　?、票緵_壓件工藝分析如下：</p><p>　　1．結構分析　形狀不是太復雜，主要是圓孔形、梯形外表面，凸臺行。</p><p>　　2．沖裁件外形和內孔圓角半徑。</p><p>　　本沖裁件有內形圓角半徑尺寸，無外形圓角半徑尺寸。其中α≥90°的最小圓角半徑為：R0.5；無α﹤90°的內形圓角</p>

68、<p>　　查參考文獻[2]，P1-44，表3-18沖裁件圓角r的最小值，又零件材料為低碳鋼，所以α≥90°時，沖裁件圓角r最小值為0.35t=0.7<1。</p><p>　　因此上述圓角半徑符合要求。</p><p>　　3．沖裁件凸出的懸臂與窄槽的寬度</p><p>　　查參考文獻[2]，P1-45，表3-19，本沖裁件無窄槽，本沖

69、裁件的最小的寬度值為（1.0~1.2）t,又凸出部分的寬度為10mm，10mm>1.5t,故也無懸臂。</p><p>　　4．沖孔時孔不宜過小</p><p>　　本沖裁件沖孔直徑為φ2.6，查參考文獻[3]，P1-45，表3-20用自由凸模沖孔的最小尺寸，得：d≥t=2mm，因此符合要求。</p><p>　　5．沖裁時孔與孔之間、孔與邊緣之間距離<

70、/p><p>　　查參考文獻[2]，P1-45，表3-22孔與孔之間、孔與邊緣之間距離的許可值，得：C≥1.2t=2.4mm<2.5。從產品圖中可知孔與邊緣之間最小距離為2.5mm，而孔與孔之間的距離較大，應該符合要求。</p><p>　　6．沖壓材料，為08F鋼，是常見的沖裁材料。</p><p>　　力學性能：抗拉強度 σb (MPa)：295（查參考文獻[

71、4]P411頁，表7-1）</p><p>　　抗剪強度 τ(MPa)：360</p><p>　　伸長率 δ10 (％)： 35</p><p>　　屈服點σs (MPa)：175</p><p>　　由于零件是一個平面形狀，內部有2個小圓孔，外部是一個梯形。關鍵是沖孔和落料能否同時進行？</p><p>　　7．生

72、產批量。本沖裁件產量為300萬件/年，因此屬于大批量生產，可選用連續(xù)模和高效沖壓設備，以提高生產效率，降低生產成本。</p><p>　　8．沖裁件的尺寸要求，表面粗糙度要求，尺寸公差要求。</p><p>　　本零件尺寸沒有較高的要求，所有尺寸均為未注公差尺寸。未注公差尺寸公差均按IT14級計算。表面粗糙度沒有特殊要求。</p><p><b>　　2.

73、3 沖壓工序</b></p><p>　　沖壓工序為：沖孔、落料。</p><p><b>　　2.4沖裁間隙</b></p><p>　　根據料厚t=2和材料08F鋼，查參考文獻[2]，P35頁，得：</p><p>　　單面間隙C＝0.123～0.180mm。</p><p>　　

74、因此雙面間隙為：0.246～0.360mm。</p><p>　　2.5 沖壓工藝方案的確定</p><p>　　經過對沖壓件的工藝分析后，結合產品進行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝，工序順序組合方式的基礎上，提出各種可能的沖壓分析方案。</p><p>　　方案一：單工序模。根據本產品形狀特點，分兩個單工序模，即：外形落料模，沖小圓孔模。這些單工序模結構簡單，制

75、造方便，成本低，但生產速度慢，不適用于大批量生產且不能適應自動化生產，在各副后續(xù)模具間定位精度較低，各結構間定位精度也難以保證。</p><p>　　方案二：復合模。根據參考文獻[3]，P55頁，表2-29凸凹模最小壁厚，得到t=2mm時，凸凹模的最小壁厚為4.9mm。本產品中的最小壁厚為2.4mm,，因2.4mm<4.9mm不符合要求，故不能采用復合模。</p><p>　　方案三

76、：連續(xù)模。優(yōu)點是能實現沖壓自動化生產，日產量非常高?？晒?jié)省勞動力成本，能保證產品精度和質量。但模具結構復雜，制造成本較高，模具調試難度大，制造周期長，通常材料利用率較低，因此生產批量必須大，否則產品成本很高。本產品適宜設計成連續(xù)模。</p><p>　　因此綜合考慮工藝和模具設計的可行性，產品質量，生產周期，產品批量，節(jié)省成本等因素，采用方案三。</p><p>　　3 支撐板連續(xù)模設計&

77、lt;/p><p><b>　　3.1 模具結構</b></p><p>　　由于產品沒有特殊要求，故模具結構采用沖孔、落料的工序設計，并采用正裝方式設計模具結構，即凹模裝在下模部分。由于料不厚，沖壓速度較快，卸料采用剛性卸料結構。廢料和產品均采用在凹模（下模）向下推出。因本沖裁件生產批量大故采用條料。模具結構參考如圖3.1所示。</p><p>

78、　　圖3.1 模具結構圖</p><p>　　3.2 確定其搭邊值</p><p>　　考慮到成型范圍，應考慮以下因素：</p><p>　　1.材料的機械性能 軟件、脆件搭邊值取大一些，硬材料的搭邊值可取小一些。本沖壓件啟連接作用。材料比較軟，所以搭邊值可適當取大些。</p><p>　　2.沖件的形狀尺寸 本沖壓件的形狀不是很復雜且其

79、尺寸也不是很大，故其搭邊值可以小一些。</p><p>　　3.材料的厚度 厚材料的搭邊值要大一些。而本沖壓件的料厚為2mm，比較薄，所以搭邊值可適當取小些。</p><p>　　4.送料及擋料方式 由于本沖壓件生產批量大且尺寸精度要求不高，所以采用自動送料，有側刃裝置的送料及擋料方式。</p><p>　　5.卸料方式 由于本沖壓件的料厚小，所以不適宜用剛性

80、卸方式卸料，故采用彈性卸料方式卸料。采用彈性卸料方式可減小搭邊值。</p><p>　　6.材料為：08F鋼，落料形狀為梯形板。</p><p>　　綜上所述，根據參考文獻[2]P48頁，表2-13，</p><p>　　確定該沖裁件的搭邊值為：</p><p>　　兩工件間的搭邊值：a=2mm</p><p>　　工

81、件側面搭邊值：a1=2.2mm</p><p><b>　　3.3 確定排樣圖</b></p><p>　　在沖壓零件中，材料費用占60%以上，排樣的目的就在于合理利用原材料，因此材料的利用率是決定產品成本的重要因素，必須認真計算，確保排樣相對合理，以達到較好的材料利用率。</p><p>　　排樣方法可分為三種：</p><

82、;p><b>　　1．有廢料排樣</b></p><p><b>　　2．少廢料排樣</b></p><p><b>　　3．無廢料排樣</b></p><p>　　少廢料排樣的材料利用率也可達70%－90%。但采用少、無廢料排樣時也存在一些缺點，就是由于條料本身的公差以及條料導向與定們所產生的

83、誤差，使工作的質量和精度較低。另外，由于采用單邊剪切，可影響斷面質量和模具壽命。</p><p>　　根據本工件的形狀和批量，對模具壽命有一定要求，固采用有廢料排樣方法。</p><p>　　排樣時工件之間以及工件與帶料側邊之間留下的余料叫做搭邊。搭邊的作用是補償定位誤差，保證沖出合格的工件。還可以使條料有一定的剛度，便于送進。</p><p>　　本產品外形是倒梯

84、形，因此排樣主要由外形決定，為了提高材料利用率可考慮斜排，具體由下面計算決定。</p><p>　　送料步距A＝20mm。</p><p><b>　　條料寬度B=</b></p><p>　　其中：D＝30，a=2.2，（查參考文獻[2]，P49, 表2.5.3）</p><p>　　所以，帶料寬度B＝[30+22.2

85、]=34.4</p><p>　　排樣方案：第1工位沖2個的孔并且將其另兩個孔一起沖孔完成，第2工位落料。排樣工位圖如圖3.2所示。</p><p><b>　　3.2 排樣圖</b></p><p>　　3.4 材料利用率計算</p><p>　　在沖壓零件中，材料利用率是一個非常重要的因素，提高利用率是企業(yè)降低成本的

86、途徑之一。</p><p>　　由于本產品采用連續(xù)模生產，送料采用自動送料，因此可以假設原材料為帶料，通常帶料是定做的，因此尺寸為：寬80mm，厚2mm，長度很長故不計算。材料利用率只需計算一個步距內的材料利用率就可以了。經計算得一個步距內材料利用率為：</p><p>　　材料利用率計算公式：</p><p>　　其中：S0————100m的材料總面積</p

87、><p>　　S ————實際產品面積</p><p>　　故 S0=34.4×20=688mm2</p><p>　　S=S落-S孔=540-80.2932=513.7068 mm2</p><p>　　S————為總面積，由于形狀復雜計算不方便，采用CAD軟件畫圖后，測量所得面積為：540 mm2 </p>&l

88、t;p><b>　　材料利用率</b></p><p>　　3.5 凸、凹模刃口尺寸的確定</p><p>　　本模具有多工序組成，側刃不需要計算，只需計算與產品沖裁部份有關的工序，即沖孔和落料，共有兩種不同結構的尺寸，即落料和兩個圓孔及形狀較為奇特的內形，下面分兩類進行計算</p><p>　　3.5.1落料部份凸、凹模刃口尺寸的確定&

89、lt;/p><p><b>　　（1）計算原則</b></p><p>　　本產品外形屬于落料工序，因此計算原則以凹模為基準。因為本沖裁件外形為梯形,故采用配合加工法，并進行計算。</p><p>　?。?）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算公式。</p><p>　　工件上的相關尺寸有：，，，，，。</p>

90、<p>　　凸、凹模制造公差取對應尺寸公差的1/4。</p><p>　　查參考文獻[2]P35頁，沖裁雙面間隙Zmin=0.246mm，Zmax=0.360mm</p><p>　　由于以凹模為基準，所以查參考文獻[2]P40頁，得計算公式：</p><p>　　磨損后凸模增大尺寸，設工件尺寸為，</p><p><b&

91、gt;　　則，</b></p><p>　　磨損后凸模尺寸變?。˙類），設工件尺寸為，</p><p><b>　　則，</b></p><p>　　磨損后凸模尺寸不變（C類），設工件尺寸為C±Δ/2，</p><p><b>　　則，</b></p><p

92、><b>　　式中δp=Δ/4</b></p><p>　　一．分析幾個尺寸得：磨損后尺寸變大的尺寸有：,；；；；；</p><p><b>　　1．尺寸計算</b></p><p>　　=24.8，Δ=0.52</p><p>　　凹模偏差δp=Δ/4=0.13mm</p>&

93、lt;p>　　根據t=2，查參考文獻[2]，P39，表2.3.1</p><p>　　得磨損系數χ=0.5</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　2．尺寸計算 </b></p><p>　　=30，Δ=0.52</p><p>　　

94、凹模偏差δp=Δ/4=0.13mm</p><p>　　根據t=2，查參考文獻[2]，P39，表2.3.1</p><p>　　得磨損系數χ=0.5</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　3．尺寸計算</b></p><p>　　=18，

95、Δ=0.43</p><p>　　凹模偏差δp=Δ/4=0.1075</p><p>　　根據t=2，查參考文獻[2]，P39，表2.3.1</p><p>　　得磨損系數χ=0.75</p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　4．尺寸計算</b>

96、;</p><p>　　=6.15，Δ=0.3</p><p>　　凹模偏差δp=Δ/4=0.075</p><p>　　根據t=2，查參考文獻[2]，P39，表2.3.1</p><p>　　得磨損系數χ=0.75</p><p><b>　　所以 </b></p><p&g

97、t;<b>　　5．尺寸計算</b></p><p>　　=0.65，Δ=0.3</p><p>　　凹模偏差δp=Δ/4=0.075</p><p>　　根據t=2，查參考文獻[2]，P39，表2.3.1</p><p>　　得磨損系數χ=0.75</p><p><b>　　所以 &

98、lt;/b></p><p>　　二．分析后得，磨損后尺寸不變的尺寸有：</p><p>　　=7.785，Δ=0.43</p><p>　　所以=（7.785+0.5*0.43）=8</p><p>　　因此凹模尺寸為：R，，，，，</p><p>　　凸模尺寸為以凹模為基準，配做，保證雙面間隙為：0.246～

99、0.360mm。</p><p>　　3.5.2沖兩圓孔及異性孔的凸、凹模刃口尺寸的計算</p><p><b>　?。?）計算原則</b></p><p>　　沖孔計算原則以凸模為基準，凹模大一個最小雙面間隙。</p><p>　　由于圓形便于加工，故采用分開加工法制造并計算。</p><p>

100、　?。?）凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算</p><p>　　工件上的相關尺寸有：，</p><p><b>　　1．定形尺寸計算</b></p><p>　　查參考文獻[2]P38頁，</p><p><b>　　得計算公式：</b></p><p><b&g

101、t;　　凸模尺寸：</b></p><p><b>　　凹模尺寸：</b></p><p><b>　　其中工件尺寸為：</b></p><p>　　查參考文獻[1]，P22，表2-11</p><p>　　得凸、凹制造公差分別為：</p><p>　　凸模制造公

102、差δp=0.020，凹模制造公差δd=0.020</p><p>　　所以：δp+δd=0.040</p><p>　　Zmax-Zmin=0.360-0.246=0.114＞0.040</p><p>　　故能滿足δp+δd≤Zmax-Zmin要求，所以，取</p><p><b>　　δp=0.02mm</b><

103、;/p><p><b>　　δd=0.02mm</b></p><p>　　將尺寸化為尺寸：,Δ=0.30</p><p>　　根據t=2，查參考文獻[2]，P39，表2-11</p><p>　　得磨損系數χ=0.5</p><p><b>　　所以凸模尺寸：</b></

104、p><p><b>　　所以 凹模尺寸：</b></p><p>　　2．凸、凹模制造公差及凸、凹模刃口尺寸計算公式。</p><p>　　工件上的相關尺寸有： ,，R</p><p>　　凸、凹模制造公差取對應尺寸公差的1/4。</p><p>　　查參考文獻[2]P35頁，沖裁雙面間隙Zmin=

105、0.246mm，Zmax=0.360mm</p><p>　　由于以凸模為基準，所以查參考文獻[2]P40頁，</p><p><b>　　得計算公式：</b></p><p>　　磨損后凹模增大尺寸，則，</p><p>　　磨損后凹模尺寸變小，則，</p><p>　　磨損后凹模尺寸不變（C類

106、），則，</p><p><b>　　式中δp=Δ/4</b></p><p>　　以磨損減小的尺寸的計算</p><p>　　查參考文獻[2]P41頁，得計算公式：</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　查參考文獻[2]P39頁可</p>

107、;<p><b>　　得x=0.5,</b></p><p><b>　　由至可得</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　以磨損減小的尺寸的計算</p><p>　　查參考文獻[2]P41頁，得計算公式：</p>&

108、lt;p><b>　　式中，</b></p><p>　　查參考文獻[2]P39頁可</p><p><b>　　得x=0.75</b></p><p><b>　　由至可得</b></p><p>　　以R磨損減小的尺寸的計算</p><p>　

109、　查參考文獻[2]P41頁，得計算公式：</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　查參考文獻[2]P39頁</p><p><b>　　可得x=0.75</b></p><p><b>　　由至可得</b></p><p><

110、;b>　　凸模尺寸為：，，，</b></p><p>　　凹模以凸模為基準配做，保證雙面間隙為：0.246～0.360mm。</p><p><b>　　3.6 沖壓力計算</b></p><p>　　沖壓力是保證能否完成沖壓的主要動力，同時也是選擇壓力機的主要依據之一，因此必須認真計算沖壓力。本模具沖壓力（F總）共有三大部分

111、組成，即落料部分力（F落）、沖孔部分力（F孔）和側刃沖裁力（F側）組成，由于這三部分力是同時進行的，因此模具的沖壓力取三者之和，即F總= F落+ F孔+ F側，下面分別進行計算。</p><p>　　3.6.1 落料部分沖壓力</p><p>　　根據本模具的結構，落料部分沖壓力（F落）包括落料沖裁力（F沖）、卸料力（F卸）和推件力（F推）。即：F落= F沖+ F卸+ F推</p&g

112、t;<p>　　已知材料08F鋼，材料厚度2mm，材料的抗剪強度取中間值τ=360MPa進行計算。</p><p><b>　　1．沖裁力</b></p><p>　　式中L——落料件的周長，用CAXA軟件計算得L=63.94mm</p><p>　　t ——板料厚度，2mm</p><p>　　τ——材料

113、抗剪強度，360MPa</p><p><b>　　2．卸料力</b></p><p>　　式中K卸——推件力系數，查參考文獻[2]，P43頁，公式2.4.2，</p><p><b>　　得K卸=0.05</b></p><p><b>　　3．推件力</b></p&g

114、t;<p>　　式中K推——推件力系數，查參考文獻[2]，P43頁，</p><p><b>　　得K卸=0.065</b></p><p>　　n———為凹模孔內堆積的個數，差參考文獻[4] p249得，當t=0.5~5時，凹模刃口高度取h=5mm~10mm，n=h/t=4</p><p><b>　　4．落料總沖壓力

115、</b></p><p><b>　　F落=F沖++F卸</b></p><p>　　=59847.84+2992.392+15560.4384=78400.6704N</p><p>　　3.6.2 沖2個圓孔部分沖壓力</p><p>　　根據本模具的結構，沖孔力（F孔）類同于落料部分，包括沖裁力（F沖）

116、、卸料力（F卸）和推件力（F推）。</p><p>　　產生沖孔力的結構有：2個φ2.6的小孔。采用CAXA軟件計算， 2個φ2.6小孔的總周長為L=16.328mm。</p><p><b>　　1．沖裁力</b></p><p>　　式中L——所有沖孔的周長（mm）</p><p>　　t ——板料厚度，2mm<

117、;/p><p>　　τ——材料抗剪強度，360Mpa</p><p><b>　　2．卸料力</b></p><p>　　式中K卸——推件力系數，查參考文獻[2]，P43頁，</p><p><b>　　得K卸=0.050</b></p><p><b>　　3．推件力

118、</b></p><p>　　式中K推——推件力系數，查參考文獻[2]，P43頁，</p><p><b>　　得K推=0.065</b></p><p>　　n———為凹?？變榷逊e的個數，凹模刃口高度取h=5mm-10mm，n=h/t=4</p><p><b>　　4．落料總沖壓力</b&