畢業(yè)設計--快進功能鍵沖壓工藝編制及模具設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題 目 快進功能鍵沖壓工藝編制及模具設計 </p><p>　　院 （系） 機械與動力工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化(應) 機設2008 -01 </p>

2、<p>　　2012年 6 月 8 日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　沖壓是一種先進的金屬加工方法，主要靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的成形加工方法。它所具有生產率高，加工成本低，材料利用率高，產品尺寸精度穩(wěn)定等優(yōu)點。</p&g

3、t;<p>　　本次畢業(yè)設計的研究對象為快進功能鍵的沖壓工藝編制。從成形工藝的合理性出發(fā)，首先分析了零件的結構精度特點，在滿足沖壓加工精度的基礎上充分考慮節(jié)約成本，如果采用級進模生產時，生產效率大幅提高，非常適合大批量生產。又或選用單工序模將極難完成或選用復合模也將較難加工，達不到生產批量的要求。由此確定了選用級進模進行加工成形。</p><p>　　加工工藝過程為：沖孔、切邊、切邊、彎曲、落料。同

4、時經過進一步的分析，確定了模具的總體結構和沖壓工藝力、壓力中心、模具工作部分尺寸等相關工藝計算。在此基礎上，繪制完成了相應的模具裝配圖和各非標件的零件圖，并選定壓力機類型及其主要參數。</p><p>　　關鍵詞：沖壓工藝 級進模 沖孔 落料 彎曲</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　Abstr

5、act</b></p><p>　　Stamping is a kind of advanced metal processing methods, it’s mainly by the press and die of sheet, strip, pipe and profiles such as external force is applied, so that the plastic defo

6、rmation or separation, to obtain the required shape and size of the workpiece forming process. It has high productivity, low processing cost, high material utilization ratio, product size precision and stability advantag

7、es.Stamping die design take full advantage of the function of characteristics of mechanical pres</p><p>　　On the graduation design, the design is in the function keys of the stamping process preparation. Fro

8、m the forming process of rationality set out, first analyzes the parts of the structure precision characteristics, to meet the stamping processing accuracy based on full consideration of cost savings, if the use of progr

9、essive die production, greatly improve production efficiency, is suitable for large batch production. Or the selection of a single process model will be extremely difficult to com</p><p>　　Machining process

10、for: punching, cutting edge, edge cutting, bending, blanking. At the same time through further analysis, determine the total structure of the mould and stamping technology force, center of pressure, working parts of die

11、size and other related process calculation. On this basis, rendering the corresponding mold assembly drawing and various pieces of non-standard parts diagram, and selected the type of the press and its main parameters.&l

12、t;/p><p>　　Keywords: Stamping process Modulus of continuity Punching Blanking Bend</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要

13、Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1設計的目的意義1</p><p><b>　　1.3主要內容3</b></p><p>　　2成形工藝性分析4</p&g

14、t;<p>　　2.1零件圖分析4</p><p>　　2.2沖壓工藝性分析4</p><p>　　2.3工藝方案的確定5</p><p>　　3 沖壓工藝設計和沖壓力的計算8</p><p>　　3.1模具結構形式的確定8</p><p>　　3.2排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率8

15、</p><p>　　3.2.1 排樣方式的選擇8</p><p>　　3.2.2 計算條料寬度9</p><p>　　3.2.3 確定步距10</p><p>　　3.2.4 計算材料利用率10</p><p>　　3.3 沖壓力的計算11</p><p>　　3.3.1 沖裁力的計

16、算11</p><p>　　3.3.2 卸料力的計算12</p><p>　　3.4壓力中心的確定12</p><p>　　4級進模模具的設計14</p><p>　　4.1模具零件刃口尺寸的計算14</p><p>　　4.1.1凹模刃口的計算方法14</p><p>　　4.1.

17、2凸、凹模尺寸的計算14</p><p>　　4.1.3. 凹模洞的類形15</p><p>　　4.1.4凹模的外形尺寸15</p><p>　　4.1.5 模具的其它零件16</p><p>　　4.2凸、凹模的強度校核18</p><p>　　4.2.1落料拉深復合模的校核18</p>

18、<p>　　5 總體結構及主要零部件設計23</p><p>　　5.1確定模具的總體結構形式23</p><p>　　5.2 操作方式23</p><p>　　5.3 卸料、出件方式23</p><p>　　5.3.1 卸料方式23</p><p>　　5.3.2 出件方式23</p>

19、;<p>　　5.4 確定送料方式23</p><p>　　5.5 確定導向方式24</p><p>　　6 沖壓設備的選用25</p><p>　　6.1模具的壓力中心25</p><p>　　6.2模具閉合高度的確定25</p><p>　　6.3沖壓設備的選定25</p>

20、<p><b>　　7 設計總結26</b></p><p><b>　　參考文獻27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1設計的目的意義<

21、/p><p>　　沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的成形加工方法[1]。沖壓是一種先進的金屬加工方法，具有生產率高，加工成本低，材料利用率高，產品尺寸精度穩(wěn)定等優(yōu)點，尤其采用級進模生產時，生產效率大幅提高，非常適合大批量生產[2]。</p><p>　　本次畢業(yè)設計研究對象快進功能鍵沖壓工藝編程與模具設計，是通過沖裁板

22、料，再通過選擇復合模，級進模或單工序模對快進功能鍵彎曲部分進行加工工藝進行確定。重點是快進功能鍵的沖壓工藝選擇與模具選擇的過程。通過本課題的研究，合理選用模具，工藝過程設計的選擇，深入了解模具設計過程。</p><p>　　1.2國內外研究狀況分析</p><p>　　沖壓模具作為一種現代加工技術，應用于各行各業(yè)的生產加工[3]。模具是工業(yè)生產的基礎裝備，被稱為“工業(yè)之母”。據測算，75%

23、的粗加工工業(yè)產品零件丶50%的精加工零件由模具成，絕大部分塑料制品也由模具成形。作為國民經濟的基礎工業(yè)，模具涉及機械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應用范圍十分廣泛。模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產品的質量丶效益和新產品的開發(fā)能力，因此模具工業(yè)的發(fā)展水平標志著一個國家工業(yè)水平及產品開發(fā)能力[4]。</p><p>　　在國家產業(yè)政策的支持和引導下，我國塑料模具工業(yè)近年發(fā)展迅速，在第13屆中

24、國國際模具技術和設備展覽會（上海）上國內外模具企業(yè)展示的設備和技術，大致體現出我國塑料模具工業(yè)的現狀和與發(fā)達國家模具工業(yè)的多方面差異，并指出需在“高、精、尖”技術及管理方面持續(xù)努力[5]。</p><p>　　在未來我國模具技術的發(fā)展重點：</p><p>　　(1) 提高模具設計的現代化、信息化、智能化和標準化水平,全面推廣和應用全三維設計、成形模擬和數字化制造技術、企業(yè)信息化管理技術。

25、</p><p>　　(2) 建立在CAM/CAPP基礎上的先進模具加工技術和現代制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平。</p><p>　　(3)推廣與普及信息化網絡技術,集成PDM、ERP、MIS系統與Internet平臺，讓模具公共信息服務平臺真正發(fā)揮作用。</p><p>　　(4)重點發(fā)展大型、精密、復雜、組合、多功能復合模具和高速多工位級進模具。突破

26、在航空航天、高速鐵路、軌道交通、新能源等領域要求的高強、高速、高韌、耐高溫、高耐磨性材料的成形工藝及模具制造上的技術難題。[6]</p><p>　　國外在模具行業(yè)上較為領先與國內模具行業(yè)：目前全世界模具年產值約為 600 億美元,日本、美國等工業(yè)發(fā)達國家的模具工業(yè)產值已超過機床工業(yè)。雖然中國模具工業(yè)近幾年設計、制造技術、模具質量水平等取得了很大的發(fā)展,但與世界發(fā)達國家相比仍存在較大的差距。例如：</p&g

27、t;<p>　　(1) 模具設計體系 規(guī)范模具設計軟件系統開發(fā)是當務之急。</p><p>　　(2) 制造工藝水平 國內模具生產廠家工藝條件參差不齊。不少廠家特別是私有企業(yè),由于設備不配套,很多工作依賴手工完成,嚴重影響精度和質量。而歐美許多模具企業(yè)的生產技術水平在國際上是一流的。</p><p>　　(3) 調試水平模具屬于工藝裝備, 生產出合格制品才是最終目的。國內模具

28、的質量、性能檢驗大多放在用戶處,易給用戶造成大量的損失和浪費。而國外大都擁有自己的試模場所和設備,可以模擬用戶的工作條件試模,所以能在最短時限達到很好的效果。</p><p>　　(4) 原材料問題 國產模具多采用2Cr13和3Cr13,而國外則采用專用模具材料 DINI、2316,其綜合機械性能、耐磨、耐腐蝕性能及拋光亮度均明顯優(yōu)于國產材料。材料從根本上影響國產模具的外觀質量和使用壽命。 [7]</p&g

29、t;<p>　　雖然在模具上有著差距，但是隨著現代生產技術的快速發(fā)展，據不完全統計，沖壓件數量在汽車丶拖拉機行業(yè)中約占60%~70%，電子工業(yè)中約占85%，日用五金產品占90%。目前我國已經能制造質量不足0.001kg的沖壓制件，公差精度達IT6級的精密沖模。在美國和日本這些工業(yè)技術發(fā)達國家，沖壓生產已成為生產優(yōu)質先進機電產品的重要手段。要想使我國生產的產品在世界各地受到歡迎，從加工技術方面就必需加強模具技術的研究，認真分

30、析影響沖裁零件質量的原因，努力減少加工誤差，不斷提高加工精度和零件的表面質量。[8]</p><p>　　在模具設計中。分為單工序模，復合模，級進模。而級進模又稱連續(xù)?；蛱侥?，該工藝可在一套模具上完成兩個或兩個以上的工位，并將復雜的制件外形或型孔經分解變成簡單的沖壓工藝，即在一副模具中完成沖裁、壓彎、成形、拉深等多道沖壓工序，并在壓力機一次行程中完成。級進模具有高效、安全、高精度、長壽命的特點[9]。</

31、p><p>　　模具設計過程中需要注意的環(huán)節(jié)：在制造過程中，無論是沖裁零件的表面，還是它的尺寸都存在著質量問題。這不僅影響零件的正常使用，還影響到機電設備的正常工作，影響物品的美觀和使用者的安全。通過調查分析普通沖裁加工方法加工的零件存在的質量問題主要是：1.尺寸精度。公稱尺寸不合要求；尺寸精度不合要求；零件翹曲變形大斷面質量；2. 斷面質量。斷面出現毛刺；產生宏觀和微觀裂紋；斷面粗糙[8]。</p>

32、<p>　　目前，歐洲模具已越來越感受到來自中國同行所帶來的影響和壓力，預計到2018年，中國將一躍成為全球最大的模具制造業(yè)基地之一。歐洲模具設計和生產的時間要分別比中國快44%和61%左右，但中國模具設計和生產的成本卻只有歐洲同行的91%，因為中國的勞動力成本低廉，對部分國外客戶有著很強的吸引力。同時，歐洲及世界各國之間的模具競爭也相應加劇，像德國近兩年半內的模具整體價格就下降了25%左右。前些年全球58%的模具是由德國等西

33、歐國家生產，中國等亞洲國家的生產比例只占到1%，但今后東歐國家的模具將會有較大幅度增長，而亞洲國家的生產比例將提高至22%左右[11]。總之,現代制造業(yè)中,由模具工業(yè)提供的產品越來越多地被各行業(yè)的工程裝備所采用。模具工業(yè)正廣泛應用現代先進制造技術來加速自身的技術進步,以滿足各行各業(yè)用戶對模具這一基礎工藝裝備的迫切需求[12]。 </p><p><b>　　1.3主要內容</b></p

34、><p>　　沖壓模具的設計在其生產、加工以及使用的過程中尤為重要。特別是它的結構設計對加工、裝配、工期、成本乃至沖壓產品的質量以及生產效率產生極大的影響。 </p><p>　　廣泛收集有關沖壓模具的設計有關的知識和技術，對收集的資料進行比較，選擇出合理的設計方案。所以，本課題主要考慮以下幾個方面的內容：</p><p>　　1、熟悉沖壓件（

35、快進功能鍵）的圖樣和技術條件；</p><p>　　2、分析沖壓件（快進功能鍵）的工藝性，計算沖裁力和拉深力，為進一步設計做好準備；</p><p>　　3、合理的選擇沖壓設備，確定壓力機的參數；</p><p>　　4、確定模具的具體結構以及模架的參數，繪制出模具的裝配圖及主要零件圖，并進行必要的強度校核。</p><p><b>

36、;　　2成形工藝性分析</b></p><p><b>　　2.1零件圖分析</b></p><p>　　本次設計沖壓工件如下圖</p><p><b>　　圖2.1工件圖</b></p><p>　　2.2沖壓工藝性分析</p><p>　　從零件圖分析，工件結

37、構形狀相對簡單，有1個圓形孔和不規(guī)則外形以及90°彎曲，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為0.8mm，滿足許用壁厚要求（孔與孔之間、孔與邊緣之間的壁厚），可以沖裁加工。又根據零件圖上所注尺寸，工件要求不高，尺寸精度要求較低，采用IT12級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。</p><p>　　由圖1-1分析知：工件材料采用20號鋼,厚度為0.8mm。批量為大批量生產。未注尺寸公差為IT12級。</p

38、><p>　　20鋼的20是指含碳量，含碳量為0.2%，屬于低碳鋼。</p><p>　　鋼中可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。 　　</p><p>　　低碳鋼--含碳量一般小于0.25%； 　　</p><p>　　中碳鋼--含碳量一般在0.25～0.60%之間； 　　</p><p>　　高碳鋼--含碳量一般大于0.60

39、%。 　　</p><p>　　鋼中除含有碳(C)元素和為脫氧而含有一定量硅(Si)(一般不超過0.40%),錳(Mn)(一般不超過0.80%,較高可到1.20%)合金元素外,不含其他合金元素(殘余元素除外)。 　　</p><p>　　含碳量低于2.1%為鋼，含碳量高于2.1%為鐵。 　　</p><p>　　鋼中含碳量越高其韌性越差，鐵中含碳量越高其韌性越好。&

40、lt;/p><p>　　20號鋼屬于優(yōu)質低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。該鋼強度低，韌性、塑性和焊接性均好。抗拉強度為253-500MPa，伸長率≥24%。 　　</p><p>　　20特性與15鋼基本相仿，但強度稍高。用途：適用于制造汽車、拖拉機及一般機械制造業(yè)中建造不太重要的中小型滲碳碳氮共滲等零件，如汽車上的手剎蹄片、杠桿軸、變速箱速叉、傳動被動齒輪及拖拉機上凸輪軸、懸掛均衡器軸、均衡

41、器內外襯套等；在熱軋或正火狀態(tài)下用于制造受力不大，而要求韌性高的各種機械零件；在重、中型機械制造業(yè)中，如鍛制或壓制的拉桿、鉤環(huán)、杠桿、套筒、夾具等。在汽輪機和鍋爐制造業(yè)中多用于壓力≤6N/平方，溫度≤450℃的非腐化介質中工作的管子、法蘭、聯箱及各種緊固件；在鐵路、機車車輛上用于制造十字頭、活塞等鑄件。 </p><p>　　根據以上分析：該零件沖裁工藝性較好，綜合評比適宜沖裁加工。</p><

42、;p>　　2.3工藝方案的確定</p><p>　　經過對沖壓件的工藝分析后，結合工件圖進行必要的工藝計算，并在分析沖壓工藝類型、沖壓次數、沖壓順序和工序組合方式的基礎上，提出幾種可能的沖壓分析方案如下：</p><p>　　方案一：先沖孔，切邊，切邊，彎曲，落料單工序模。單工序模生產。</p><p>　　方案二：沖孔-切邊-切邊-彎曲-落料級進沖壓。級進模

43、生產。</p><p>　　方案三：沖孔-落料-彎曲復合模沖壓。復合模生產。</p><p>　　一個工件成形往往需要經過多道工序才能完成，編制工序方案時必須考慮兩種情況：單工序模分散沖壓或者采用工序組合復合模連續(xù)沖壓、采用級進模進行一副模具完成。分析如表3.1各類模具結構及特點比較。</p><p>　　表2.1 各類模具結構及特點比較</p>&

44、lt;p>　　根據分析結合表分析：</p><p>　　方案一模具結構簡單，制造周期短，制造簡單，但需要兩副模具，成本高而生產效率低，難以滿足大批量生產的要求。</p><p>　　方案二只需一副模具，生產效率高，操作方便，精度也能滿足要求，模具制造工作量和成本比較高。適合大批量生產。</p><p>　　方案三只需一副模具，制件精度和生產效率都較高，且工件最

45、小壁厚大于凸凹模許用最小壁厚模具強度也能滿足要求。沖裁件的內孔與邊緣的相對位置精度較高，板料的定位精度比方案三低，模具輪廓尺寸較小。</p><p>　　通過對上述三種方案的分析比較，該工件的沖壓生產采用方案二和方案三為佳，但鑒于工件的特殊外形，對于復合模中的凸凹?；蚨嗳锌诎寄?，由于刃口之間的距離決定于沖裁件的尺寸，從強度考慮，壁厚受其最小值限制。查閱相表6-1可知，對于料厚t=0.8mm的零件，最小壁厚為1mm

46、。該零件中Ф1.6的孔周圍的最小壁厚為1mm-1.2mm。采用復合模，對模具設計要求難度較大。</p><p>　　固應該選擇方案二級進模進行設計。</p><p>　　表2.2復合模的最小壁厚（mm）</p><p>　　3 沖壓工藝設計和沖壓力的計算</p><p>　　3.1模具結構形式的確定</p><p>　

47、　級進模是指在條料的送料方向上，具有兩個以上的工位，并在壓力機的一次行程中，在不同的工位上同時完成兩道或兩道以上的沖壓工序的沖模。級進模的定距方式有兩種：擋料銷定距和側刃定距。</p><p>　　本模具采用側刃定距。側刃代替了擋料銷控制條料送進距離（步距），側刃是特殊功用的凸模，其作用是在壓力機每次沖壓行程中，沿條料邊緣切下一塊長度等于送料近距的料邊。在條料送進過程中，切下的缺口向前送進被側刃擋塊擋住，送進的距

48、離即等于步距。</p><p>　　3.2排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率</p><p>　　3.2.1 排樣方式的選擇</p><p>　　方案一：有廢料排樣 沿沖件外形沖裁，在沖件周邊都留有搭邊。沖件尺寸完全由沖模來保證，因此沖件精度高，模具壽命高，但材料利用率低。</p><p>　　方案二：少廢料排樣 因受剪切條料和定位

49、誤差的影響，沖件質量差，模具壽命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結構簡單。</p><p>　　方案三：無廢料排樣 沖件的質量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。</p><p>　　通過上述三種方案的分析比較，綜合考慮模具壽命和沖件質量，該沖件的排樣方式，選擇方案一為佳?？紤]模具結構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇對排最佳。排樣圖如3。</p><p>&

50、lt;b>　　圖3.1排樣圖</b></p><p>　　3.2.2 計算條料寬度</p><p>　　搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，以保證零件質量和送料方便。搭邊過大，浪費材料。搭邊過小，沖裁時容易翹曲或被拉斷，不僅會增大沖件毛刺，有時還有拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命。</p><p>　　搭邊值通常由表4所列搭

51、邊值和側搭邊值確定。</p><p>　　根據零件形狀，查表4，并考慮到工件的切邊，工件之間搭邊值a=1mm, 工件與側邊之間搭邊值取a1=1mm,,條料是有板料裁剪下料而得，為保證送料順利，規(guī)定其上偏差為零，下偏差為負值—△</p><p>　　B0△=（Dmax＋2a1＋2b1）0△ 公式（5-1）</p><p>　　式中 Dmax—條料寬度方向

52、沖裁件的最大尺寸；</p><p>　　a1---工件與側邊之間的搭邊值；</p><p>　　△—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.5mm。</p><p>　　B0△=38+1×2+2×1.5</p><p>　　=430-0.50mm</p><p>　　故條料寬度為43mm。<

53、;/p><p>　　表3.1 搭邊值和側邊值的數值</p><p>　　表3.2 普通剪床用帶料寬度偏差△（mm）</p><p>　　表3.3 側刃沖切得料邊定距寬度b1（mm）</p><p>　　3.2.3 確定步距</p><p>　　送料步距S：條料在模具上每次送進的距離稱為送料步距，每個步距可沖一個或多個零件

54、。進距與排樣方式有關，是決定側刃長度的依據。條料寬度的確定與模具的結構有關。</p><p>　　進距確定的原則是，最小條料寬度要保證沖裁時工件周邊有足夠的搭邊值；最大條料寬度能在沖裁時順利的在導料板之間送進條料，并有一定的間隙。</p><p><b>　　級進模送料步距S</b></p><p>　　S=Dmax+a1 公式

55、（5-2）</p><p>　　Dmax零件橫向最大尺寸，a1搭邊</p><p>　　S＝11＋1＝12mm</p><p>　　排樣圖如圖3-1所示。</p><p>　　3.2.4 計算材料利用率</p><p>　　沖裁件的實際面積與所用板料面積的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指標。</

56、p><p>　　一個步距內的材料利用率</p><p>　　η＝Ａ/BS×100% 公式（5-2）</p><p>　　式中　 A—一個步距內沖裁件的實際面積；</p><p>　　B—條料寬度； S—步距；</p><p>　　由此可之，η值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。廢料分為工藝廢料和結構廢

57、料，結構廢料是由本身形狀決定的，一般是固定不變的，工藝廢料的多少決定于搭邊和余量的大小，也決定于排樣的形式和沖壓方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。</p><p>　　排樣合理與否不但影響材料的經濟和利用，還影響到制件的質量、模具的的結構和壽命、制件的生產率和模具的成本等指標。因此，排樣時應考慮如下原則：</p><p>　　1）、提高材料利用率（不影響制件使用性能

58、的前提下，還可以適當改變制件的形狀）。</p><p>　　2)、排樣方法使應操作方便，勞動強度小且安全。</p><p>　　3)、模具結構簡單、壽命高。</p><p>　　4)、保證制件質量和制件對板料纖維方向的要求。</p><p>　　一個步距內沖裁件的實際面積，根據CAD軟件-工具-查詢-面積：</p><p&

59、gt;<b>　　A=209mm2</b></p><p>　　所以一個步距內的材料利用率</p><p>　　Η=Ａ／BS×100% 公式（5-2）</p><p>　　=209／43×12×100%</p><p><b>　　=37.4%</b></p&

60、gt;<p>　　根據計算結果知道選用對排材料利用率為37.4%，材料利用率較低，但造成材料利用率較低的原因是工件的外形輪廓決定的。</p><p>　　3.3 沖壓力的計算</p><p>　　3.3.1 沖裁力的計算</p><p>　　在沖裁過程中，沖裁力是隨凸模進入凹模材料的深度而變化的。通常說的沖裁力是指沖裁力的最大值，它是選用壓力機和設計模

61、具重要依據之一。</p><p>　　用平刃沖裁時，其沖裁力Ｆ一般按下式計算：</p><p>　　F=KLtτb 公式（5-4）</p><p>　　式中　　F—沖裁力；</p><p><b>　　L—沖裁周邊長度；</b></p><p><b>　　t—材料厚度；</

62、b></p><p>　　τb—材料抗剪強度；</p><p><b>　?。恕禂?；</b></p><p>　　根據CAD軟件-工具-查詢-長度：</p><p><b>　　L=214mm</b></p><p>　　系數Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不

63、均勻，刃口磨損、板料力學性</p><p>　　能和厚度波動等原因的影響而給出修正系數，一般?。?1.3。</p><p>　　τb的值查表2為280~400Ｍpa,取τb=400Mpa</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　F=KLtτb=1.3×214×0.8×4

64、00/1000=89KN</p><p>　　根據計算，模具沖裁力為89KN。</p><p>　　3.3.2 卸料力的計算</p><p>　　在沖裁結束時，由于材料的彈性回復（包括徑向回復和彈性翹曲回復）及摩擦的存在，將使沖落的材料梗塞在凹模內，而沖裁剩下的材料則緊箍在凸模上。為使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將緊箍在凸模上的料卸下，將梗塞在凹模內的材料推出。從凸模上卸

65、下箍著的料稱卸料力；一般按以下公式計算：</p><p>　　卸料力　　　 </p><p>　　F X=KXF 公式（5-5）</p><p>　　FX=KXF=0.04×89KN=3.56KN</p><p>　?。↘X 、KD為卸料力系數，其值查表7可得）</p><p>&l

66、t;b>　　所以總沖壓力</b></p><p>　　FZ=F+FX+FD</p><p>　　=89KN+3.56KN=92.56KN</p><p>　　壓力機公稱壓力應大于或等于沖壓力，根據沖壓力計算結果擬選壓力機為J23—16。</p><p>　　表3.4 卸料力、推件力和頂件力系數</p><

67、;p>　　3.4 壓力中心的確定</p><p>　　模具壓力中心是指沖壓時諸沖壓力合力的作用點位置。為了確保壓力機和模具正常工作，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合，否則，會使沖模和力機滑塊產生偏心載荷，使滑塊和導軌之間產生過大的摩擦，模具導向零件加速磨損，降低模具和壓力機的使用壽命。沖模的壓力中心，可以按下述原則來確定：</p><p>　　1）.對稱形狀的單個沖裁件，沖

68、模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。</p><p>　　2）.工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。</p><p>　　3）.形狀復雜的零件、多孔沖模、級進模的壓力中心可以用解析計算法求出沖模壓力中心。</p><p>　　X0=（L1x1＋L2x2＋…Lnxn）/(L1＋L2＋…Ln) 公式（5-7）</p><

69、;p>　　Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln）公式（5-8）</p><p>　　由于該工件采用對排，所以工件在X和Y方向上都不對稱，所以需要計算其壓力中心坐標，代入數據，其壓力中心為（5，22）。</p><p><b>　　4級進模模具的設計</b></p><p>　　4.1模具零件刃口尺寸的計算&

70、lt;/p><p>　　4.1.1凹模刃口的計算方法</p><p>　　根據凸、凹模的加工方法的不同，刃口尺寸的計算方法也不同，基本可分為兩類。</p><p>　?。?）凸模與凹模分別加工方法：這種加工方法目前多用于圓形或筒形規(guī)則形狀（方形或矩形）的工件。</p><p>　?。?）凸模與凹模配合加工方法：配合法就是先按設計尺寸制出一個基準件

71、（凹?；蛲鼓＃缓蟾鶕鶞始膶嶋H尺寸按間隙配置另一件。這種加工方法的特點是模具的間隙由配置保證，工藝比較簡單，并且還可適當放大基準件的制造公差，使制造容易，故目前一般工廠常常采用此種加工方法。</p><p>　　4.1.2凸、凹模尺寸的計算</p><p><b>　　落料尺寸大小為：</b></p><p>　　為保證沖出合格沖件。沖裁

72、件精度IT10以上，X取1. 沖裁件精度IT11~IT13,X取0.75. 沖裁件精度IT14，X取0.5。由于本產品采用IT12級精度，所以X取0.75.</p><p>　　380-0.24 DA=( Dmax－△x) +0.060=(38－0.24×0.75) +0.020=37.82+0.060</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.06=(37

73、.82－0.1) 0-0.02=37.720-0.06</p><p>　　240-0.16 DA=( Dmax－△x) +0.040=(24－0.16×0.75) +0.040=23.88+0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.04=(23.88－0.1) 0-0.04=23.780-0.04</p><p>　　1

74、50-0.16 DA=( Dmax－△x) +0.040=(15－0.16×0.75) +0.040=14.88+0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.04=(14.88－0.1) 0-0.04=14.780-0.04</p><p>　　80-0.12 DA=( Dmax－△x) +0.040=(8－0.12×0.75)

75、 +0.040=7.91+0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.04=(7.91－0.1) 0-0.04=7.810-0.04</p><p>　　60-0.16 DA=( Dmax－△x) +0.040=(6－0.12×0.75) +0.040=5.91+0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin)

76、0-0.04=(5.91－0.1) 0-0.04=5.810-0.04</p><p>　　Φ1.60-0.06 DA=( Dmax－△x) +0.020=(1.6－0.06×0.75) +0.020=1.54 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(1.54 －0.1) 0-0.02=1.44 0-0.02</p><

77、p>　　4.1.3. 凹模洞的類形</p><p>　　常用凹模洞口的類形如圖4.1所示</p><p>　　圖4.1常用凹模洞口類型</p><p>　　其中圖a、b、c為直筒式刃的凹模，其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料（或制件的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸、凹模的強度都帶

78、來了不利的影響。一般復合模上出件的沖裁模用圖a、c型，下出件的沖裁模用圖b或圖a型，圖d、e型是錐筒式刃口，在凹模內不聚集材料，側壁磨損小，但刃口強度差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大（如α＝300時，刃磨0.1mm時，其尺寸增大0.0017mm，凹模錐角α，后角β和洞高度h，均隨制件材料厚度增加而增大，一般取α＝15＇～30＇　β＝20＇～30＇ h=4-10mm綜上所述及其對工件孔分析，選擇a型凹模洞口，取h=7mm，周邊為0.5mm。

79、　　</p><p>　　4.1.4凹模的外形尺寸</p><p>　　凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。凹模的外形尺寸應保證凹模有足夠的強度，剛度和修磨量，凹模的外形尺寸一般是根據被沖材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸來確定的如圖7所示</p><p>　　凹模的厚度為:1+ kb (≥15)</p><p>　　凹模壁厚度為：c=(1.5～2

80、)H (≥30～40mm)</p><p>　　式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K為系數,是考慮板料厚度影響的系數可以《沖壓工藝與模具設計》表2．8．2中查得代入數據可得沖孔凹模</p><p><b>　　落料凹模：</b></p><p>　　H=0.64×38=24.32mm 取H=25mm</p>

81、<p>　　4.1.5 模具的其它零件 </p><p>　　1、模具除簡單沖模外，一般沖模多利用模架的結構。模架的和種類很多，要根據模具的精度要求，模具的類別，模具的大小選擇合適的模架.</p><p>　　模架的選擇可從《實用模具技術手冊》P192頁選擇標準架。根據查閱的內容及分析，此級進?？蛇x用四導柱模架，導柱安裝在四側，有偏心裁荷時也不容易歪斜，滑動平穩(wěn)，可從左右前后四個

82、方向進料操作比較方便。常用于精度較高要求的沖裁模。</p><p>　　L =360mm B=360mm 上模座：360×360×50 下模座360×360×60 </p><p>　　導柱，32×190 導套 32×95×48 其余尺寸見上下模座零件圖，可以《沖壓手冊》沖壓模具常用標準件選擇。</p

83、><p><b>　　2、卸料板</b></p><p>　　卸料板的主要作用是將沖壓的料從凸?；蛲埂寄Ｉ贤葡聛?，此外在進模比較復雜的模具中，卸料板還具有保護小凸模作用，常用的卸料板結構形式及適用范圍見表11-24和第八章級進模表8-10《實用模具技術手冊》卸料板的尺寸可根據《實用模具技術手冊》表11-25查得，本模具選用剛性卸料板。卸料板的結構與尺寸關系如圖裝配圖所示

84、，</p><p>　　3、導向裝置（導柱 導套）</p><p>　　導向裝置指得是模架上的導柱、導套。模具在開模，閉模過程中，導柱和導套起導向的作用，使得凸凹模正確的閉合，故此，導柱、導套需要有嚴格的配合精度及尺寸要求，導柱、導套的選擇可以《沖壓手冊》中選取，（取H7/h6配合）</p><p>　　如圖4.2a導柱的具體尺寸為：d=32 L=190mm

85、</p><p>　　導套的具體尺寸為(圖4.2b)</p><p><b>　　圖4.2導柱</b></p><p><b>　　D=25</b></p><p><b>　　D(r6)=48</b></p><p><b>　　L=95mm

86、</b></p><p><b>　　油槽數為2</b></p><p><b>　　b=3；a=1</b></p><p>　　4、固定零件（固定板、墊板）</p><p>　　1）墊板的作用是承受凸模和凹模的壓力，防止過大的沖壓，在上下模座上壓出凹坑，影響模具的正常工作，墊板厚度根據

87、壓力機的大小選擇，一般取5-12mm，外形與固定板相同，材料45鋼，熱處理后硬度為45-48HRC，如圖4.3a .b所示：</p><p>　　墊板在模具中的受力情況</p><p>　　圖4.3墊板在模具中的受力情況</p><p>　　2）固定板 固定板的作用起固定凸、凹模，防止其在沖壓過程中松動，造成模具的損壞，固定板的形狀要根據凸、凹模而定，而外形尺寸

88、與墊板相似。固定板和具體形狀尺寸見零件圖所示。</p><p><b>　　5、連接零件</b></p><p>　　此類零件包括螺釘、銷釘等，主要作用是聯接其它零部伯，使之共同完成工件的制造，螺釘和銷釘可由《沖壓手冊》第十章、第七、八章查選，形狀及尺寸見七、八節(jié)圖所示現選螺釘M10圓柱銷 d=8，則沖壓模上有關螺釘孔的尺寸見表10-28《沖壓手冊》卸料螺釘選M10，

89、具體尺寸見表10-29《沖壓手冊》</p><p>　　4.2凸、凹模的強度校核</p><p>　　4.2.1落料拉深復合模的校核</p><p><b>　　1.凸模校核</b></p><p>　?。?）深復合模選用帶臺肩的凸模，此凸模與下模座緊配合，上端帶臺肩如圖4.1所示[10]。</p><

90、;p><b>　　圖4.1 沖孔凸模</b></p><p>　　凸模長度確定以后，為防止縱向失穩(wěn)和折斷，應進行凸模承壓能力和抗彎能力的校核。沖裁時凸模所受的應力，有平均壓應力σ和刃口的接觸應力σk兩種。凸模直徑大于沖件材料厚度時，接觸應力大于平均壓應力，因而強度核算的條件是接觸應力小于或等于凸模材料的許用應力[σ]，凸模直徑小于或等于沖件材料厚度時，強度核算條件可以是平均壓應力σ小于

91、或等于凸模材料的許用應力[σ]。本次設計中，凸模材料選取Cr12MoV，56~60HRC。由于凸模直徑遠遠大于沖件材料的厚度，則可以滿足其強度要求，不必進行凸模承受能力的校核。</p><p>　　綜上，本設計只需進行抗彎向彎曲應力的校核。凸模沖裁時，可是為壓桿。當凸模細長時，必須根據歐拉公式進行向彎曲應力的校核。</p><p><b>　　對于圓形凸模</b>&l

92、t;/p><p>　　Lmax≤270d2/</p><p>　　式中 Lmax——允許的凸模最大自由長度（mm）；</p><p>　　F——沖模力（N）；</p><p>　　d——凸模最小截面的直徑（mm）。</p><p>　　其中F在沖裁力中已經計算出，F=89000N，d=9mm</p>

93、<p><b>　　代入公式</b></p><p>　　Lmax≤270x92/</p><p><b>　　=73.3mm</b></p><p>　　由圖4.1可以看出凸模的高度h=67mm,且h< Lmax，所以該落料拉深凸模滿足強度要求。</p><p><b>

94、;　?。?）制造工藝編制</b></p><p>　　表4.1 沖孔凸模制造工藝編制</p><p><b>　　2.落料凹模</b></p><p><b>　?。?）制造工藝編制</b></p><p>　　表4.2 落料級進模的落料凹模制造工藝編制</p><p

95、>　?。?）其結構形式如圖4.3</p><p><b>　　圖4.2 落料凹模</b></p><p><b>　　5 級進?？傮w結構</b></p><p>　　5.1確定模具的總體結構形式</p><p>　　據沖壓工藝過程選定的沖壓模具類型，此次工藝選取的是級進模方式沖壓的結構形式。主

96、要工作原理為：用側刃定距，先用沖孔凸模，沖出小圓孔，在用兩個側刃對彎曲部分進行切邊，然后用彎曲凸模，彎出90°部分，最后由落料凸模完成工件。</p><p><b>　　5.2 操作方式</b></p><p>　　零件的生產批量為大批量，但合理安排生產可用手動送料方式，既能滿足生產要求，又可以降低生產成本，提高經濟效益。</p><p&

97、gt;　　5.3 卸料、出件方式</p><p>　　5.3.1 卸料方式</p><p>　　剛性卸料與彈性卸料的比較：</p><p>　　剛性卸料是采用固定卸料板結構。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當卸料板只起卸料作用時與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大，單邊間隙?。?.2～0.5）t。當固定卸料板還要起到對凸模的導向作用時卸料板與 凸模的配

98、合間隙應該小于沖裁間隙。此時要求凸模卸料時不能完全脫離卸料板。主要用于卸料力較大、材料厚度大于2mm且模具結構為倒裝的場合。</p><p>　　彈壓卸料板具有卸料和壓料的雙重作用，主要用于料厚小于或等于2mm的板料由于有壓料作用，沖件比較平整。卸料板與凸模之間的單邊間隙選擇（0.1～0.2）t,若彈壓卸料板還要起對凸模導向作用時，二者的配合間隙應小于沖裁間隙。常用作落料模、沖孔模、正裝復合模的卸料裝置。

99、

100、 </p><p>　　工件平直度較高，料厚為0.8mm相對較薄，卸料力較小，彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料

101、在模具中的送進動態(tài)，且彈性卸料板對工件施加的是柔性力，不會損傷工件表面，可采用彈性卸料。</p><p>　　5.3.2 出件方式</p><p>　　因采用連續(xù)模生產，故采用向下落料出件。</p><p>　　5.4 確定送料方式</p><p>　　因選用的沖壓設備為開式壓力機且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長度L故采用橫向

102、送料方式，即由右向左（或由左向右）送料。</p><p>　　5.5 確定導向方式</p><p>　　方案一：采用對角導柱模架。由于導柱安裝在模具壓力中心對稱的對角線上，所以上模座在導柱上滑動平穩(wěn)。常用于橫向送料級進?；蚩v向送料的落料模、復合模。</p><p>　　方案二：采用后側導柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比較方便。因為導柱安裝在后側，工作時

103、，偏心距會造成導套導柱單邊磨損，嚴重影響模具使用壽命，且不能使用浮動模柄。</p><p>　　方案三：四導柱模架。具有導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點。常用于沖壓件尺寸較大或精度要求較高的沖壓零件，以及大量生產用的自動沖壓模架。</p><p>　　方案四：中間導柱模架。導柱安裝在模具的對稱線上，導向平穩(wěn)、準確。但只能一個方向送料。</p><p>　　根據以

104、上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為達到導向平穩(wěn)、導向準確可靠、剛性好等優(yōu)點，該級進模采用四導柱模架的導向方式，即方案三最佳。</p><p><b>　　6 沖壓設備的選用</b></p><p>　　6.1模具的壓力中心</p><p>　　一副模具的壓力中心就是這幅沖壓模各個壓力的合力的作用點，一般都指平面投影。沖模的壓力中心，應盡

105、可能與壓力機滑塊的中心在同一條垂直線上。否則沖壓時就會產生偏心載荷，導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損，這不僅降低了模具和壓力機的使用壽命，而且也降低了沖壓件的質量，因此必須計算其壓力中心。對于對稱形狀的壓力中心就是其幾何中心，對于復雜形狀工件或多凸模沖壓的模具，其壓力機中心的計算，是采用平行力系合力作用線的求解方法，即某一點“合力對某軸的力矩之和”的力學原理求得。</p><p>　　因該零件為不對稱圖形，

106、所以其壓力重心在計算壓力中心（5,22）處。</p><p>　　6.2模具閉合高度的確定</p><p>　　模具閉合高度H應該滿足</p><p>　　Hmin－H1＋10≤H≤Hmax－H1－5 公式（7-1）</p><p>　　式中 Hmax—壓力機最大閉合高度； Hmin—壓力機最小閉合高度；</p><

107、p><b>　　H1—墊板厚度。</b></p><p>　　根據擬選壓力機J23—16，查開式壓力機參數表得：</p><p>　　Hmax＝225mm, Hmin＝160mm,H1＝65mm.</p><p>　　將以上數據帶入公式7-1，得140＜H＜225</p><p>　　經計算該模具閉合高度H=212

108、mm，在140mm～225mm內，且開式壓力機J23—16最大裝模高度270mm,大于模具閉合高度212mm , 可以使用。</p><p>　　6.3沖壓設備的選定</p><p>　　通過較核，選擇開式雙柱可傾式壓力機J23—16能滿足使用要求。其主要技術參數如下：</p><p>　　公稱壓力：160KN</p><p>&l

109、t;b>　　滑塊行程：65mm</b></p><p>　　最大閉合高度：280mm</p><p>　　最大裝模高度：225mm</p><p>　　工作臺尺寸（前后×左右）：610mm×360mm </p><p>　　模柄孔尺寸：40mm×50mm</p><p>

110、　　最大傾斜角度：300</p><p><b>　　7 設計總結</b></p><p>　　快進功能鍵沖壓工藝編制及模具設計在老師和同學的幫助下即將完成，經過差不多一學期的設計，最開始做出了外文翻譯和開題報告，然后繪制出了沖孔，切邊，切邊，彎曲，落料級進模的裝配圖及其主要零件圖。在這段時間在圖書館查閱了相關資料，對模具相關尺寸進行了分析、計算、校核。</p&

111、gt;<p>　　畢業(yè)設計設計階段，最開始是對工件進行分析，由于外形復雜，單總體結構簡單，大批量生產，所以我選用了級進模進行模具設計。然后，有外形尺寸，對凸凹模尺寸進行了計算，選定壓力機，以及相關零件的選定。</p><p>　　設計過程中，對于級進模的工序內容擁有幾個問題。主要是對于工件厚度較薄，凸模的選取方面，因為工件厚度較薄，對于沖孔凸模的選取上，需要進行嚴格的校核，以防止凸模彎曲斷裂。又對于

112、彎曲部分的切邊外形的選取以及切邊凸模形狀的選取和落料凹模的選取上，因為切邊外形，最開始打算一次切出要彎曲部分，不過又由于查閱資料發(fā)現，最好不要一次切邊，所以對切邊進行了兩次設計，然后切邊外形又收到了凸模強度的限制，所以對切邊凸模進行了幾次修改。</p><p>　　設計最后經過多次修改，最終得以完成。此次快進功能鍵沖壓工藝編制及模具設計讓我對模具的設計有了進一步的提高，對于設計方面的相關要求有了更多體會。<

113、/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王孝培主編. 沖壓手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1990、20-22</p><p>　　[2]姜奎華主編. 沖壓工藝與模具設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1997、 60-62</p><p>　　[3]沖模設計手冊編寫組. 沖模設計手冊[M]

114、. 北京:機械工業(yè)出版社，1998、150-154 </p><p>　　[4]鈑金沖壓工藝手冊編委會編著. 鈑金沖壓工藝手冊[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1989、167-172</p><p>　　[5]沖壓工藝及模具設計編寫委員會. 沖壓工藝及模具設計[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1993、54-55</p><p>　　[6]候義馨. 沖壓工藝及模具設

115、計[M]. 北京:兵器工業(yè)出版社，1994、 62-65</p><p>　　[7]盧險峰. 沖壓工藝模具學[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1999、 44-46</p><p>　　[8]胡亞民. 材料成形技術基礎[M]. 重慶:重慶大學出版社，2000、15-17</p><p>　　[9]劉湘云. 鄒金統主編. 冷沖壓工藝及模具設計[M]. 北京:航空工業(yè)出版

116、社，1994、16-17</p><p>　　[10]陳尖嗣. 郭景儀主編. 沖壓模具設計與制造技術[M]. 北京:北京出版社，1991、 62-65</p><p>　　[11]張鼎承主編. 沖壓機械化與自動化[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1982、92-95 </p><p>　　[12]張毅主編. 現代沖壓技術[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1994、102