GS125鞍座掛鉤支架的沖壓工藝及模具設(shè)計

1、濟濟南南大大學(xué)學(xué) 泉泉城城學(xué)學(xué)院院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 題題 目目 GS125 鞍座掛鉤支架 的沖壓工藝及模具設(shè)計 專專 業(yè)業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班班 級級 0701 學(xué)學(xué) 生生 崔哲 學(xué)學(xué) 號號 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 張明哲 二一 一 年 五 月 三十 日 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計鞍座掛鉤支架的沖壓工藝及模具設(shè)計。 首先對給定的鞍座掛鉤支架進行了沖壓工藝性分析，明確了沖壓該零件所需的 基本工序。針對支架的結(jié)構(gòu)特點，分析了成形過程的兩種不同沖壓工藝方案，經(jīng)過 綜合分析、比較,確定了該零件的最佳沖壓方案，確定了工序數(shù)目與順序。進行了工 藝參數(shù)、凸凹模刃口尺寸、凹模厚度、外形等模具主

2、要結(jié)構(gòu)的計算，根據(jù)所得數(shù)據(jù) 確定了模架及其它零件。設(shè)計出落料模、沖孔模和彎曲模的三套工序的一整套沖壓 模具，并給出了模具的結(jié)構(gòu)圖以及分析了模具結(jié)構(gòu)的特點。 該模具結(jié)構(gòu)及工藝方案合理、正確，模具設(shè)計簡單、使用可靠、維修性好；彎 曲模一次定位沖程，生產(chǎn)效率高、工件精度高該模具已在生產(chǎn)單位試用，使用維護 方便，安全可靠，大大減輕了工人的勞動強度，使用效果良好，經(jīng)濟效益明顯，可 推廣使用且能實現(xiàn)模具制造的基本要求。 關(guān)鍵詞：鞍座掛鉤支架；沖壓工藝；模具設(shè)計；凸模；凹模 ABSTRACT The graduation project is to design the task of linking th

3、e saddle bracket and die stamping process design. First, the given saddle are linked to support analysis of stamping process, and requires to clear the the basic process of the parts stamping. Support for the structural characteristic of the forming process of the stamping process in two different p

4、rograms, a comprehensive analysis, comparison, and determine the best stamping of the part program, to determine the number and order process. The process parameters, cutting edge punch and die size, die thickness and shape of the calculation of the main structure, such as mold, according to the dat

5、a identified the mold, and other parts. Design Chula material mold, punching die and bending die stamping die set of three processes, and gives the mold structure and the characteristics of the mold structure. The mold structure and process scheme is reasonable, correct, mold design simple, reliable

6、, maintenance is good; bending die a positioning stroke, high efficiency, high precision parts production unit in the mold trial, convenient maintenance, safe and reliable, greatly Reduce the labor intensity, with favorable results obvious economic benefits, can promote the use of mold and can achie

7、ve the basic requirements. Key words： saddle hook bracket; stamping process; mold design; punch; die 目 錄 摘要. .I ABSTRACT.II 1 前 言.1 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 1.2 選題的目的及意義.2 2 零件的工藝分析及方案選擇.3 2.1 零件的工藝性分析.3 2.1.1 鞍座掛鉤支架的工藝性分析.3 2.1.2 毛坯尺寸的計算.4 2.1.3 工藝方案的制訂.4 3 落料模具的設(shè)計.7 3.1 沖壓工藝的計算 .7 3.1.1 排樣方案 .7 3.1.2 沖壓壓力的計算

8、.8 3.1.3 模具的壓力中心計算. .9 3.1.4 模具刃口尺寸的計算. .9 3.2 落料主要零件的設(shè)計.10 3.2.1 落料凹模的設(shè)計.10 3.2.2 落料凸模的設(shè)計.11 3.2.3 落料卸料板的設(shè)計.11 3.2.4 落料模座的設(shè)計.11 3.2.5 凸凹模墊板的設(shè)計.11 3.2.6 閉合高度的設(shè)計.11 3.2.7 模柄、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選 用12 3.2.8 模具材料的選用.12 3.2.9 最終的模具結(jié)構(gòu)圖.12 4 沖孔模具的設(shè)計.14 4.1 沖孔工藝參數(shù)計算.14 4.1.1 沖壓壓力的計算.14 4.1.2 模具的壓力中心計算.15 4.1.3 模具刃口尺寸的計算

9、.15 4.2 沖孔主要零件的設(shè)計.17 4.2.1 沖孔凹模的設(shè)計.17 4.2.2 沖孔凸模的設(shè)計.17 4.2.3 沖孔彈性卸料板的設(shè)計.17 4.2.4 沖孔模座的設(shè)計.18 4.2.5 凸凹固定板的設(shè)計.18 4.2.6 閉合高度的設(shè)計. 18 4.2.7 模柄、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用. 18 4.2.8 模具材料的選用. 19 4.2.9 最終的模具結(jié)構(gòu)圖.19 5 彎曲模具的設(shè)計.20 5.1 彎曲工藝的計算.20 5.1.1 凸模圓角半徑.20 5.1.2 彎曲件回彈值的計算.20 5.1.3 最小彎曲半徑.20 5.1.4 彎曲力的計算.21 5.2 彎曲模工作部分尺寸計算.21

10、5.2.1 凹模圓角半徑.21 5.2.2 模具沖壓中心的確定.22 5.2.3 凹模工作部分深度的設(shè)計計算.22 5.3 彎曲模零件的設(shè)計和選用.22 5.3.1 凹模的尺寸.22 5.3.2 凸模的尺寸.23 5.3.3 固定板的設(shè)計.23 5.3.4 模座設(shè)計.23 5.3.5 閉合高度的設(shè)計.23 5.3.6 模柄、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選 用.24 5.3.7 模具材料的選用.24 5.3.8 最終的模具結(jié)構(gòu)圖.24 結(jié)論.25 參考文獻.26 致謝.27 1 前言 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近 年來，模具工業(yè)一

11、直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，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。 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(jīng)越來越認識 到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎(chǔ) 的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)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。 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、Euclid-IS 等國際通用軟件

12、，并成功應(yīng)用于沖壓模的設(shè)計中。 以汽車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。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/CAM 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。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。 我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注。 “模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ) 工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高 一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益 放大器

13、” ，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。 由于近年市場需求的強大拉動，我國模具工業(yè)發(fā)展很快，市場廣闊。模具在我 國涵蓋了各種用于金屬和非金屬成型的特殊裝備。總的來看，技術(shù)含量低的模具早 已供過于求，市場利潤空間狹小，而技術(shù)含量較高的中、高檔模具還遠不能滿足國 民經(jīng)濟發(fā)展的需要，轎車覆蓋件沖模、精密復(fù)雜塑料模、電子接插件和電子產(chǎn)品模 具等高檔模具仍有很大一部分依靠進口。中國經(jīng)濟連年高速發(fā)展，為模具工業(yè)的發(fā) 展提供了廣闊的空間。中國消費結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的加快升級，將帶動對先進模具制 造技術(shù)，先進設(shè)備需求的旺盛。 1.2 選題的目的及意義：選題的目的及意義： 模具設(shè)計與生

14、產(chǎn)越來越成為現(xiàn)代加工業(yè)的重要組成部分，所以我選擇做沖壓工 藝及模具設(shè)計。鞍座掛鉤支架的沖壓工藝及模具設(shè)計是典型的沖壓件，通過設(shè)計其 沖壓工藝，可以使我對沖壓工藝的設(shè)計更加熟悉，提高對沖壓工藝工序圖、模具裝 配圖、部件圖、零件圖的讀圖、繪圖和設(shè)計能力，從而進一步提高分析、解決實際 問題方面的能力，并加深對沖壓成型的理解；通過設(shè)計其沖壓模具，可以鞏固所學(xué) 的專業(yè)知識。 2 零件的工藝分析及方案選擇 2.1 零件的工藝性分析 2.1.1 鞍座掛鉤支架的工藝性分析鞍座掛鉤支架的工藝性分析 鞍座掛鉤支架如圖 2.1 所示，該零件的材料為 Q235，板厚為 2mm，大批量生產(chǎn)， 該零件在高溫條件下工作，表

15、面不允許有折皺及折痕等缺陷。 圖 2.1 鞍座掛鉤支架 從技術(shù)要求和使用條件來看，零件的精度要求一般，適合沖壓生產(chǎn)。其工件最 小圓角半徑 2mm 符合最小圓角半徑要求，工件的沖壓精度和粗糙度都要求不高，符 合沖裁要求。 2.1.2 毛坯尺寸的計算 工件的主要成形工序為落料、沖孔、彎曲，所以毛坯的尺寸為各部分尺寸的相 加，從而計算出毛坯的直徑。 彎曲毛坯尺寸的長度計算，其中圓角半徑 r=2，t=2。屬于圓角半徑 r0.5t 的 彎曲件。彎曲件由于變薄不嚴重，按中性層展開原理，坯料總長度應(yīng)等于彎曲件的 直線部分和圓弧部分長度之和，即： L= (2-1)txiri i li 180 L=L1+L2+

16、 .(2-2)txr 2 其中：L1=100mm,L2=100,r=2mm,t=2mm.x=0.32, 所以：L=204.15mm。 即豎邊的高度為 204.15mm。其余的尺寸如圖 2.2 所示： 圖 2.2 鞍座掛鉤支架彎曲部分工藝參數(shù)圖 2.1.3 工藝方案的制訂 經(jīng)過以上分析，可以進一步明確，該零件的沖壓加工包括以下基本工序：落料、 沖孔、彎曲。此工件的成形工藝可以有以下幾種方案： 方案一：按照基本工序順序：落料沖上面圓孔沖底面大孔彎曲 方案二：沖上面圓孔，沖底面大孔復(fù)合，其他按照基本工序：落料沖上面圓 孔、底面大孔彎曲 分析以上兩種方案，可以看到： 方案一：按照基本工序排列的沖壓工藝

17、每步工序都只使用簡單模具，結(jié)構(gòu)簡單， 制造周期短，價格較低，適合中小批量生產(chǎn)，但是由于工序較多，操作不方便，零 件的尺寸不易控制，又增加了模具數(shù)量，依照零件的批量要求來看，單工序模不合 適。 方案二：沖上面圓孔，底面大孔復(fù)合，實現(xiàn)幾道工序在一副模具上完成，減少 了工序數(shù)和模具數(shù)，降低模具的費用和零件的生產(chǎn)費用，沖壓出的工件質(zhì)量較高， 符合零件大批量的要求，并且復(fù)合模具容易實現(xiàn)，提高了經(jīng)濟效益，降低了生產(chǎn)成 本。 通過上述對兩種方案的分析，最終選用方案二：落料沖上面圓孔、底面大孔 彎曲 （1）零件的排樣圖，如圖 2.3。 搭邊的最小寬度大于塑變區(qū)的寬度，由板厚 2mm 查搭邊數(shù)值表，沿邊搭邊為

18、2.5mm，工件間搭邊為 2.2mm。 圖 2.3 排樣圖 （2）第一步工序：落料，工件如圖 2.4 圖 2.4 落料工件圖 2.5 2.5 2.2 （2）第二步工序：沖上面圓孔、底面大孔，工件如圖 2.5。 圖 2.5 打孔工件圖 （3）第三步工序：彎曲，工件如圖 2.6。 圖 2.6 彎曲工件圖 3 落料模具的設(shè)計 3.1 沖壓工藝的計算 3.1.1 排樣方案 查搭邊數(shù)值表，確定搭邊數(shù)值。當 t=2mm 時，沿邊搭邊為 2.5mm，工件間的搭邊 為 2.2mm。 圖 3.1 排樣圖 （2）第一步工序：落料，工件如圖 3.1 一個進距的材料利用率 % (3-1)100 nA bh 式中 A沖

19、裁件的面積； n一個進距內(nèi)沖裁件數(shù)目； b條料寬度； h進距； 所以 2 . 202209 298001 =70.52% 2.5 2.5 2.2 3.1.2 沖壓壓力的計算 （1） 落料沖裁力 (3-2)FkL t 落落 b L 落 式中 K系數(shù)；選擇設(shè)備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能波動因素， 實際沖裁力可能增大，因此取 k=1.3； 落料件周長；mm；L落LD 落 材料抗剪強度； 材料抗拉強度；Q235 =375460，取=420； b Mpa b Mpa b Mpa 所以 FkL t 落落 =1.3804.852420 =878.90（KN） （2） 推件力的計算 (3-3)=

20、FFn 推推 K 式中 n卡在凹模洞口里的工件數(shù)； 推件力系數(shù)；查之值表，取=0.055； 推 KKK 頂卸推 、K 、 推 K F 落料力； 所以 90.878055 . 0 1推F =48.34（KN） （3） 總沖壓力的計算 (3-4)推落總FFF =878.90+48.34 =927.24（KN） （4） 壓力機的初步選擇 選擇設(shè)備噸位時，考慮刃口磨損和材料厚度及力學(xué)性能、波動等因素，實際 沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 (3-5) 1.3FF 總 =1.3 927.24 =1205.4(KN) 因此初步選擇壓力機的型號為 JA21160 開式壓力機，公稱壓力為 1600KN， 最大封閉高度

21、為 450mm，最小封閉高度為 320mm。 3.1.3 模具的壓力中心計算 毛坯外形為不規(guī)則圓形，用 CAD 工具測量模具的壓力中心位于 X=81，Y=84。 3.1.4 模具刃口尺寸的計算 落料凸、凹模刃口尺寸： 根據(jù)落料厚度 t=2mm、沖孔模刃口始用間隙查得間隙值 Zmin=2Cmin=0.246mm，Zmax=2Cmax=mm。 (3-6)123 . 0 2360. 0180. 02 根據(jù)凸凹模的制造極限偏差表查得凸凹模的極限偏差為： 凹模： 021 . 0 6,032 . 0 6 017 . 0 5,025 . 0 5 017 . 0 4,025 . 0 4 019 . 0 3,0

22、29 . 0 3 017 . 0 2,00252 021 . 0 1,032 . 0 1 pd pd pd pd pd pd 為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙： (3-7)minmaxZZpd 053 . 0 021 . 0 032 . 0 66 042 . 0 017 . 0 025 . 0 55 042 . 0 017 . 0 025 . 0 44 048 . 0 019 . 0 029 . 0 33 042 . 0 017 . 0 025 . 0 22 053 . 0 021 . 0 032 . 0 11 pd pd pd pd pd pd 因為 minmaxZZpd 滿足條件。 由于

23、零件為圓形且比較簡單，所以凸凹?？梢苑珠_加工，且零件的公差等級為 IT12，精度要求不高。 落料凹模的尺寸： 由公式得： (3-8) max0 () d d DDx 已知：L1=204mm， 查表得公差：mm46 . 0 1 L2=100mm， 2=0.35mm， L3=104mm， 3=0.35mm， L4=100mm， 4=0.35mm， L5=100mm， 5=0.35mm， L6=200mm， 6=0.46mm。 將數(shù)據(jù)帶入公式得落料模具的尺寸： 0 032 . 0 70.1996, 0 025 . 0 74.995 , 0 025 . 0 74.994, 0 029 . 0 74.1

24、033 0 025 . 0 74.992, 0 032 . 0 66.2031 LdLd LdLd LdLd 得落料凸模的尺寸： 由公式得： (3-9) 0 maxmin () p p DDxZ . 021 . 0 0 45.1996 ,017 . 0 0 49.795 ., 017 . 0 0 49.994, 019 . 0 0 49.1033 . 017 . 0 0 49.992, 021 . 0 0 41.2031 LpLp LpLp LpLp 3.2 落料主要零件的設(shè)計 3.2.1 落料凹模的設(shè)計 （1） 厚度 Ha 凹模的厚度可根據(jù)公式： H=Kb (3-10) 查表得：K=0.12

25、0.18，取 H=35mm。 凹模的外形尺寸： 根據(jù)凹模壁厚公式： C=(1.52)H (3-11) 取壁厚 C=45mm。 （2） 刃壁形式 因為此模結(jié)構(gòu)簡單，同時材料較薄，結(jié)合沖模凹模的刃壁形式選擇直壁形式。 （3） 凹模的固定形式 利用銷釘和螺釘固定在下模座上。 3.2.2 落料落料凸模的設(shè)計 （1） 凸模長度的計算：h1凸模卸料板厚度，17mm，h1 =17mm； （2） h2增加長度。它包括凸模的修模量、凸模進入凹模的深度 3-5mm、凸 模固定板與卸料板的安全距離等。這里取 3mm，h=3mm； （3） 同時根據(jù)壓力機的閉合高度范圍； 取 ： H凸模=87（mm） 3.2.3 落料

26、卸料板的設(shè)計 由于所設(shè)計的厚度僅為 2mm，且要求表面平整，可采用有導(dǎo)向的剛性卸料版： 卸料板長寬： B L： mm 卸料板厚度： h0=17mm 卸料板材料選用 45 鋼，不用熱處理淬硬。 3.2.4 落料模座的設(shè)計 （1） 模座的外形尺寸 由于凹模的外形尺寸 B L= mm， ，根據(jù)上模座的厚度為凹模厚度的 1.52 倍， H 凹=35mm；所以上模座的厚度確定為 55mm； 可查模架標準結(jié)構(gòu)表確定： 上模座的尺寸為 進而可確定： 下模座的尺寸為 （2） 模座的材料 一般選用鑄鐵 HT200，也可選用 A3,A5 結(jié)構(gòu)鋼，本設(shè)計從降低模具成本考慮選 用鑄鐵 HT200。 3.2.5 凸凹模

27、墊板的設(shè)計 （1）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計：可以取上墊板的厚度為：H 上墊板 =45mm， （2）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計：可以取下墊板的厚度為：H 下墊板 =40mm。 3.2.6 閉合高度的設(shè)計 落料模閉合高度是指模具在最低的工作位置時，下模座的底平面至上模座的H模 頂平面之間的距離（不含模柄高度） 。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點時工作臺面（不含墊板高）至滑塊下平面 件的距離。 在落料模具中：閉合高度范圍是： 329mm379mm。 而我們選的壓力機的閉合高度范圍是：320mm450mm。 壓力機最大閉合高度，=450mm； max H max H 壓力機最小閉合高度，=32

28、0mm； min H min H 所以 落料模閉合高度滿足H。 max H min H 3.2.7 模柄、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 根據(jù)所選壓力機的模柄孔，根據(jù)標準件表，查得相應(yīng)標準的模柄，選標準的凸 緣模柄 d=76mm，D=78mm。 根據(jù)標準件表，選用標準的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，按標準選用時，長度應(yīng)保證上模座在 最低位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面距離不小于 1015mm，而下模座底面與導(dǎo)柱 面的距離 s 不小于 5mm。 導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與上模座導(dǎo)套孔采用過 盈配合，導(dǎo)套的長度保證在沖壓開始時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套 10mm 以上。 選 B 型的導(dǎo)套、導(dǎo)柱： D1=60mm，d

29、1=45mm； D1=65mm，d1=50mm； 3.2.8 模具材料模具材料的選用 凸模和凹模是在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作，并伴有溫度的升 高，工作條件極其惡劣。所以對凸凹模的材料要求有較好的耐磨性，耐沖擊性，淬 透性和切削性。硬度要大，熱處理變形小，而且價格要低廉。 結(jié)合上述原則，由凸、凹模材料的選用與熱處理表5推薦材料有： a) 凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V； b) 導(dǎo)柱，導(dǎo)套采用 20 鋼； c) 擋料銷，定位銷，固定板，凸模固定板采用 45 鋼； d) 卸料板，頂件板采用 Q235 鋼； e) 上、下模座采用 HT200； 3.2.9 最終的模具結(jié)構(gòu)圖最終的模具

30、結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)以上的分析與計算，設(shè)計出最終的落料模具，如圖 3.2。 圖 3.2 落料模裝配圖 4 沖孔模具的設(shè)計 4.1 沖孔工藝參數(shù)計算 4.1.1 沖壓壓力的計算 （1）沖裁力的計算 由公式 F 沖= (4-1)t沖Lk 其中：k=1.3，L=228.4mm，t=2mm，沖pa420M L沖孔件總周長；mm；沖 材料抗剪強度； 材料抗拉強度；Q235 =375460，取 b Mpa b Mpa =420； b Mpa 所以： F 沖=1.3228.42420 =249.41（KN） ， （2）推件力的計算 由公式 ， (4-2)=FFn 推推 K 其中：n=1，k=0.055，F(xiàn)=249.

31、41(KN), n卡在凹模洞口里的工件數(shù)； 推件力系數(shù)；查之值表，取=0.055； 推 KKK 頂卸推 、K 、 推 K F 沖裁力； 所以： 41.249055 . 0 1推F =13.72（KN） （3）卸料力的計算 由公式 ， (4-3)FF 卸卸k 其中：K=0.05，F(xiàn)=249.41(KN), K 卸卸料力系數(shù)；查之值表，取 K 卸=0.05；KK 頂卸推 、K 、 所以： F 卸=0.05249.41 =12.47（KN） （4）總沖壓力的計算 (4-4)卸推落總FFFF =249.41+12.47+13.72 =275.6（KN） （5） 壓力機的初步選擇 選擇設(shè)備噸位時，考慮刃

32、口磨損和材料厚度及力學(xué)性能、波動等因素，實際 沖裁力可能增大，所以應(yīng)取 =1.3 275.6=358.28(KN) (4-5)1.3FF 總 因此初步選擇壓力機的型號為 JH2340 開式壓力機，公稱壓力為 400KN，最 大封閉高度為 330mm，最小封閉高度為 265mm。 4.1.2 模具的壓力中心計算 圖 4.1 落料模裝配圖 如圖 4.1 所示，計算如下： 兩個孔的坐標分別為： X1=0,X2=0,Y1=0,Y2=100, 周長： L1=134.2mm，L2=94.2mm403030 Xo=， (4-6)0 21 2211 ll xlxl Yo=41.24 (4-7) 21 2211

33、 ll ylyl 所以： 壓力中心為（0，41.24） 4.1.3 模具刃口尺寸的計算 X Y 根據(jù)落料厚度 t=2mm、沖孔模刃口始用間隙查得間隙值 Zmin=2Cmin=0.246mm，Zmax=2Cmax=mm。 (4-8)123 . 0 2360. 0180. 02 根據(jù)凸凹模的制造極限偏差表查得凸凹模的極限偏差為： 凸模： .014 . 0 111111 ,020 . 0 111111 pppppp dddddd 為了保證沖模的間隙小于最大合理間隙： (4-9)minmaxZZpd 034 . 0 014 . 0 020 . 0 pd 因為 (4-10)minmaxZZpd 滿足條件

34、。 由于零件為圓形且比較簡單，所以凸凹?？梢苑珠_加工，且零件的公差等級為 IT12，精度要求不高。 沖孔凸模的尺寸： 由公式得： (4-11) 0 min () p p ddx 式中 d 沖孔件內(nèi)徑的基本尺寸，mm，d=25mm； 工件的制造公差，mm，=0.46mm； X 磨損系數(shù)，x=0.5； 已知： L1=30mm， 查表得公差：mm25 . 0 1 L2=30mm， 2=0.25mm， L3=20mm， 3=0.21mm， L4=30mm， 4=0.25mm， L5=20mm， 5=0.21mm， 將數(shù)據(jù)帶入公式得沖孔模具的尺寸： , 014. 0 0 16.205, 014 . 0

35、0 19.304 , 014. 0 0 16.203, 014 . 0 0 19.302, 014 . 0 0 19.301 dpdp dpdpdp 得沖孔凹模的尺寸： 由公式得： (4-12) minmin0 () d d ddxZ 0 020 . 0 40.205, 0 020 . 0 43.304 , 0 020 . 0 40.203, 0 020 . 0 43.302, 0 020 . 0 43.301 dddd dddddd 4.2 沖孔主要零件的設(shè)計 4.2.1 沖孔凹模的設(shè)計 （1）凹?？卓诘脑O(shè)計 凹?？卓诘男问剑涸摿慵臎_裁模選擇常用的直刃壁孔口凹模，凹模孔口 的高度不宜過大，

36、此零件 t=2mm： 由公式： 當 t=0.55mm，h=510mm， 取 h=5mm （2）凹模厚度的計算 根據(jù)公式： H=Kb (4-13) 查表得： K=0.120.18，取 H=35mm。 4.2.2 沖孔沖孔凸模的設(shè)計 （1）凸模的固定形式 根據(jù)沖制零件的形狀、尺寸、加工方法的不同，凸模有多種固定形式，本 設(shè)計凸模以臺肩與固定板固定。 （2）凸模的長度 凸模的長度根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)來確定，由公式： Lt=Ht+H1+Ho (4-14) 其中 ： t L 凸模的長度； t H 凸模固定板的厚度； 1 H 凸模進入凹模的長度； 0 H 自由長度； 所以 Lt=35+3+62.5 =100.5

37、mm 4.2.3 沖孔彈性卸料板的設(shè)計 沖孔選用彈性卸料板，其中彈性卸料板與凸模的雙邊間隙一般為 0.1mm- 0.2mm，為了可靠卸料，彈性卸料板應(yīng)高出凸模 0.5mm。 卸料板的尺寸：外形一般與凸模的固定板的外形一致，固定板一般與凹模外形 一致。厚度差手冊得：H=16mm，卸料板材料選用 45 鋼，不用熱處理淬硬。 4.2.4 沖孔模座的設(shè)計 （3） 模座的外形尺寸 由于凹模的外形尺寸 B L= mm， ，根據(jù)上模座的厚度為凹模厚度的 1.52 倍， H 凹=35mm，所以上模座的厚度確定為 50mm，可查模架標準結(jié)構(gòu)表確定上模座的尺寸 為，進而可確定下模座的尺寸為， （4） 模座的材料

38、一般選用鑄鐵 HT200，也可選用 A3,A5 結(jié)構(gòu)鋼，本設(shè)計從降低模具成本考慮選 用鑄鐵 HT200。 4.2.5 凸凹固定板的設(shè)計 （1）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計：可以取上固定板的厚度為：H 上墊板 =35mm， 即上墊板的尺寸為： （2）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計：可以取下固定板的厚度為：H 下墊板 =35mm，即下墊板的尺寸為： 4.2.6 閉合高度的設(shè)計 落料模閉合高度是指模具在最低的工作位置時，下模座的底平面至上模座的H模 頂平面之間的距離（不含模柄高度） 。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點時工作臺面（不含墊板高）至滑塊下平面 件的距離。 在落料模具中：閉合高度范圍是：26

39、9.5mm300mm。而我們選的壓力機的閉合 高度范圍是：265mm330mm。 壓力機最大閉合高度，=330mm； max H max H 壓力機最小閉合高度，=265mm； min H min H 所以 落料模閉合高度滿足H。 max H min H 4.2.7 模柄、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 根據(jù)所選壓力機的模柄孔，根據(jù)標準件表，查得相應(yīng)標準的模柄，選標準的凸 緣模柄 d=50mm，D=52mm。 根據(jù)標準件表，選用標準的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，按標準選用時，長度應(yīng)保證上模座在 最低位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面距離不小于 1015mm，而下模座底面與導(dǎo)柱 面的距離 s 不小于 5mm，導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)

40、柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與 上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)套的長度保證在沖壓開始時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套 10mm 以上。選 B 型的導(dǎo)套、導(dǎo)柱：D=55mm，d=39mm； 4.2.8 模具材料模具材料的選用 凸模和凹模是在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作，并伴有溫度的升 高，工作條件極其惡劣。所以對凸凹模的材料要求有較好的耐磨性，耐沖擊性，淬 透性和切削性。硬度要大，熱處理變形小，而且價格要低廉。 結(jié)合上述原則，由凸、凹模材料的選用與熱處理表推薦材料有： a)凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V； b)導(dǎo)柱，導(dǎo)套采用 20 鋼； c)擋料銷，定位銷，固定板，凸模固定板采用 45 鋼；

41、d)卸料板，頂件板采用 Q235 鋼； e)上、下模座采用 HT200； 4.2.9 最終的模具結(jié)構(gòu)圖最終的模具結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)以上的分析與計算，設(shè)計出最終的沖孔模具，如圖 4.2。 圖 4.2 沖孔模裝配圖 5 彎曲模具的設(shè)計 5.1 彎曲工藝的計算 5.1.1(1) 無圓角半徑(較小)的彎曲件(r0.5t) 根據(jù)中性層長度不變原理計算。 因為 r=2.0mm0.5t=0.52mm=1mm，屬于有圓角半徑的彎曲件。所以彎曲件的 展開長度按直邊區(qū)與圓角區(qū)分段進行計算。 視直邊區(qū)在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進 行計算。彎曲毛坯尺寸的長度計算，其中圓角半徑 r=2，t

42、=2。屬于圓角半徑 r0.5t 的彎曲件。彎曲件由于變薄不嚴重，按中性層展開原理，坯料總長度應(yīng)等于彎曲件 的直線部分和圓弧部分長度之和。 其中：L1=100mm,L2=100,r=2mm,t=2mm.x=0.32, 所以：L=204.15mm。 即豎邊的高度為 204.15mm。 5.1.2 彎曲件回彈值的計算 (1) 小變形程度(r/t10)時的回彈值 小變形程度，回彈大，先計算凸模圓角半徑，再計算凸模角度。 (2) 大變形程度(r/t5)時的回彈值 大變形程度，彎曲半徑回彈小，不必計算，只計算凸模角度。 因為此工件的 r/t=2.0/2=110 時，凸模圓角半徑 r 為 t r = (5-

43、4) t Et r r s 31 （2）當彎曲件 r 較小時，凸模圓角半徑為 r = r (5-5) t 此工件的彎曲圓角半徑較小但不小于材料所允許的最小彎曲半徑，故凸模圓角 半徑 r 可取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 r=2mm。 t 5.2.2 凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不能過小，以免彎曲時板料表面擦傷或出現(xiàn)壓痕，增加彎曲力。 凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則彎曲時毛坯會發(fā)生偏移。 凹模圓角半徑 r 一般按材料厚度 t 來選取。 a t4mm r = 2t。 (5-6) a 該工件厚度 t=2mm，故凹模圓角半徑 r 取 3t，因此 r =6mm。 aa 5.2.3 凹模工作部分深度的設(shè)計計算 凹模工

44、作部分的深度將決定板料的進模深度，同時也影響到彎曲件直邊的平直 度，對工件的尺寸精度造成一定的影響。此彎曲件直邊高度為 100mm，板厚 2mm，對 彎曲直邊的平直度要求較高，且壓力機的行程足夠大，使彎曲件在彎曲時全部被壓 入凹模中，次處選取凹模深度為 32mm. 5.3 彎曲模零件的設(shè)計和選用 5.3.1 凹模的尺寸 （1）凹模的厚度 凹模厚度 H 可根據(jù)凹模具深度 32mm 取合適值，此處選取 H =53mm aa （2）長度 L 和寬度 B：根據(jù)壓彎長度為 100，選定 L B： （3）固定形式 因為此彎曲凹模高度為 53mm，可以先固定在凹模固定板上，再一塊將其固定在 下模座上。 5.

45、3.2 凸模的尺寸 因為取凹模的厚度為 53mm，選取凸模高度為 105mm。對于凸模的固定，將凸模 固定在凸模固定板上，再將其固定在上模座上。 5.3.3 固定板的設(shè)計 因為此彎曲凸、凹模尺寸較小，因此加固定板，然后安裝在上下模座上。 （1）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計：可以取上固定板的厚度為：H 上墊板 =35mm， 即上墊板的尺寸為： （2）根據(jù)模具整體的閉合高度的設(shè)計：可以取下固定板的厚度為：H 下墊板 =35mm，即下墊板的尺寸為： 5.3.4 模座設(shè)計 （1）模座的外形尺寸 本設(shè)計選用后側(cè)導(dǎo)柱式模架，根據(jù)彎曲因凹模尺寸以及成形上下模尺寸選擇查 表： 可確定： 上模架的尺寸為 560

46、mm500mm50mm 下模座的尺寸為 315mm250mm60mm （2）模座的材料 一般選用鑄鐵 HT200，也可選用 A3,A5 結(jié)構(gòu)鋼，本設(shè)計從降低模具成本考慮選 用鑄鐵 HT200。 5.3.5 閉合高度的設(shè)計 落料模閉合高度是指模具在最低的工作位置時，下模座的底平面至上模座的H模 頂平面之間的距離（不含模柄高度） 。 壓力機的閉合高度是指滑塊在下止點時工作臺面（不含墊板高）至滑塊下平面 件的距離。 在落料模具中：閉合高度范圍是：286mm312mm。而我們選的壓力機的閉合高 度范圍是：265mm330mm。 壓力機最大閉合高度，=330mm； max H max H 壓力機最小閉合

47、高度，=265mm； min H min H 所以 落料模閉合高度滿足H。 max H min H 5.3.6 模柄、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選用 根據(jù)所選壓力機的模柄孔，根據(jù)標準件表，查得相應(yīng)標準的模柄，選標準的凸 緣模柄 d=76mm，D=78mm。 根據(jù)標準件表，選用標準的導(dǎo)柱、導(dǎo)套，按標準選用時，長度應(yīng)保證上模座在 最低位置時，導(dǎo)柱上端面與上模座頂面距離不小于 1015mm，而下模座底面與導(dǎo)柱 面的距離 s 不小于 5mm，導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過盈配合，導(dǎo)套的外徑與 上模座導(dǎo)套孔采用過盈配合，導(dǎo)套的長度保證在沖壓開始時導(dǎo)柱一定要進入導(dǎo)套 10mm 以上。選 B 型的導(dǎo)套、導(dǎo)柱： D1=60

48、mm，d1=45mm； D1=65mm，d1=50mm； 5.3.7 模具材料模具材料的選用 凸模和凹模是在強壓、連續(xù)使用和有很大沖擊的條件下工作，并伴有溫度的升 高，工作條件極其惡劣。所以對凸凹模的材料要求有較好的耐磨性，耐沖擊性，淬 透性和切削性。硬度要大，熱處理變形小，而且價格要低廉。 結(jié)合上述原則，由凸、凹模材料的選用與熱處理表5推薦材料有： a)凸模，凹模，凸凹模均采用 9Mn2V； b)導(dǎo)柱，導(dǎo)套采用 20 鋼； c)擋料銷，定位銷，固定板，凸模固定板采用 45 鋼； d)卸料板，頂件板采用 Q235 鋼； e)上、下模座采用 HT200； 5.3.8 最終的模具結(jié)構(gòu)圖最終的模具結(jié)

49、構(gòu)圖 根據(jù)以上的分析與計算，設(shè)計出最終的沖孔模具，如圖 5.1。 圖 5.1 彎曲模裝配圖 結(jié) 論 通過這次畢業(yè)設(shè)計，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行一次 沖壓模具設(shè)計工作的實際訓(xùn)練從而培養(yǎng)和提高我獨立工作的能力，鞏固與擴充了冷 沖壓模具設(shè)計等課程的內(nèi)容，掌握了冷沖壓模具設(shè)計的方法和步驟，知道了模具設(shè) 計的基本模具技能。我也懂得了怎樣分析零件的工藝性，怎樣確定工藝方案，了解 模具的基本結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關(guān) 的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。 用模具生成一個零件，可以用不同的模具來實現(xiàn)，通過定制不同的方案，因此 我們應(yīng)該選出

50、最優(yōu)方案，充分利用模具的優(yōu)勢，用最便捷，最節(jié)省的方式來制出我 們所需要的零件。首先我們應(yīng)該根據(jù)我們所要的零件設(shè)計出相應(yīng)的沖壓步驟，計算 其工藝尺寸，如力的計算，壓力中心的計算，刃口尺寸的計算等等。其次，我們在 計算模具零件的參數(shù)，主要有凹模凸模的設(shè)計，卸料板的設(shè)計，固定板的設(shè)計，上 下模座的設(shè)計，導(dǎo)桿導(dǎo)套的選用，閉合高度的選擇，根據(jù)這些選擇合適的壓力機來 完成這一工作行程。最后我們要選用合適的螺釘，銷來連接起這些零件，保持工作 精度。對材料的選用應(yīng)考慮模具的工藝特性，受力情況沖壓件精度等保證模具壽命 的同時又要使成本不致過高。 模具結(jié)構(gòu)及工藝方案要合理、正確，模具設(shè)計要簡單、使用可靠、維修性好

51、； 彎曲模一次定位沖程，生產(chǎn)效率高、工件精度高。我們所設(shè)計的模具要滿足使用維 護方便，安全可靠，大大減輕工人的勞動強度，使用效果良好，經(jīng)濟效益明顯，可 推廣使用且能實現(xiàn)模具制造的基本要求?？傊捎眯录夹g(shù)、新工藝、新設(shè)備可持 續(xù)發(fā)展模具工業(yè)將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場制高點的必由之路。 參 考 文 獻 1 王芳. 冷沖壓模具設(shè)計指導(dǎo)M. 北京：機械工業(yè)出版社，1999.10:74-134 2 李奇涵，李明哲. 沖壓成形工藝與模具設(shè)計M. 北京：科學(xué)出版社，2007.4:15-86 3 付建軍. 模具制造工藝M. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.4:305-359 4 王美蘭. 機械制圖M. 北京：高等教育出版社，2004.5:80-127 5 王新華，袁聯(lián)富. 沖模結(jié)構(gòu)圖冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.1:215-255 6 王翠鳳，董武. 拉式離合器蓋沖壓成形工藝分析及模具設(shè)計J. 機械工程師，2008,(2):97-99 7 宋麗君，胡建國. 內(nèi)擋圈成形工藝及其模具設(shè)計J. 安徽冶金，2002, (4):28-30 8 單以才. 汽車覆蓋件沖壓成形仿真J. 現(xiàn)在零部件，2009,(3):99-101 9 鄭金橋，黃勇，王義林，李志剛. 汽車覆蓋件沖壓工藝設(shè)計現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J. 塑性工程學(xué) 報，2003,10(6):9-14 1