模具課程設(shè)計(jì)外殼沖孔模具設(shè)計(jì)

1、 XXXX 學(xué) 院設(shè)計(jì)說(shuō)明書作 者： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)院（系、部）： 專 業(yè)： 題 目： 外殼沖孔模具設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2013年X月 XX第一章 緒論1.1 冷沖壓概述冷沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需沖件的一種壓力加工方法。冷沖壓加工與其他加工方法相比，無(wú)論在技術(shù)方面，還是在經(jīng)濟(jì)方面，都具有許多獨(dú)特的有點(diǎn)。主要有：（1） 冷沖壓是少、無(wú)切屑加工方法之一，是一種省能、低耗、高效的加工方法，因而沖件的成本較低。（2） 冷沖壓件的尺寸公差由模具保證，具有“一模一樣”的特征，所以產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。（3） 冷沖壓可以加工壁薄、重量輕、形狀復(fù)

2、雜、表面質(zhì)量好、剛性好的零件。（4） 冷沖壓生產(chǎn)靠壓力機(jī)和模具完成加工過(guò)程，其生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)便、易于機(jī)械化與自動(dòng)化。1.2 沖壓工序的分類概括起來(lái)可分為分離工序和成形工序兩類。分離工序是指坯料在模具刃口作用下，沿一定的輪廓線分離而獲得沖件的加工方法。主要有沖孔、落料、切斷等。成形工序是指坯料在模具壓力作用下，使坯料產(chǎn)生塑形變形，而獲得具有一定形狀和尺寸的沖件的加工方法。成形工序主要有彎曲、拉深、翻邊、脹形等。1.3 沖壓模具的分類沖壓模具的形式很多，一般可按以下幾個(gè)主要特征分類：2. 根據(jù)工藝性質(zhì)分類（1） 沖孔模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、

3、切邊模、剖切模等。（2） 彎曲模 使平板坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀工具的模具。（3） 拉深模 是把平板坯料制成開(kāi)口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。（4） 成型模 是將坯料或工序件按凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑形變形的模具。2.根據(jù)工序組合程度分類（1） 單工序模 一般只有一對(duì)凸、凹模，在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。（2） 復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上工序的模具。（3） 連續(xù)模 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完

4、成兩道或兩道以上工序的模具。連續(xù)模又稱級(jí)進(jìn)模。1.4 冷沖模制造特點(diǎn)一般說(shuō)來(lái)，沖模是專用的工藝裝備，沖模制造屬于單件生產(chǎn)。其制造工藝具有以下特點(diǎn)：1. 形狀復(fù)雜、加工精度高，因此需應(yīng)用各種先進(jìn)的加工方法才能保證加工質(zhì)量。2. 模具材料性能優(yōu)異、硬度高、加工難度大，需要先進(jìn)加工設(shè)備和合理安排加工工藝。3. 模具生產(chǎn)批量小，大多具有單件生產(chǎn)的特點(diǎn)。應(yīng)多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用專用設(shè)備加工。1.5沖壓模具的發(fā)展趨勢(shì)中文名稱：沖壓模具英文名稱：stamping tool 定義：由金屬和其他剛性材料制成的用于沖壓成形的工具。其基本零部件包括凸模、凹模以及壓邊裝置。 應(yīng)用

5、學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)（一級(jí)學(xué)科）；材料科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)（二級(jí)學(xué)科）；材料合成、制備與加工（二級(jí)學(xué)科）；塑性加工技術(shù)（二級(jí)學(xué)科） 沖壓模具，是在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)

6、品的開(kāi)發(fā)能力。 沖壓模具的形式很多，沖模也依工作性質(zhì),模具構(gòu)造,模具材料三方面來(lái)分類。根據(jù)工藝性質(zhì)分類a.沖孔模 沿封閉或敞開(kāi)的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 b.彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 c.拉深模 是把板料毛坯制成開(kāi)口空心件，或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。 d.成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 e. 鉚合模 是借用外力使參與的零件按照一定的順序

7、和方式連接或搭接在一起，進(jìn)而形成一個(gè)整體。根據(jù)工序組合程度分類a.單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 b.復(fù)合模 只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 c.級(jí)進(jìn)模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進(jìn)方向上，具有兩個(gè)或更多的工位，在壓力機(jī)的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 d.傳遞模 綜合了單工序模和級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn)，利用機(jī)械手傳遞系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。依產(chǎn)品的加工方法分類依產(chǎn)品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、

8、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。 a. 沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。 b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個(gè)角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。 c.抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無(wú)縫容器。 d.成形模具：指用各種局部變形的方法來(lái)改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。 e.壓縮模具：是利用強(qiáng)大的壓力，使金屬毛胚流動(dòng)變

9、形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。沖壓模具術(shù)語(yǔ)基礎(chǔ)知識(shí)1、卷邊 卷邊是將工序件邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。卷邊圓形的軸線呈直線形。2、卷緣 卷緣是將空心件上口邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。 3、拉延 拉延是把平直毛料或工序件變?yōu)榍嫘蔚囊环N沖壓工序，曲面主要依靠位于凸模底部材料的延伸形成。 4、拉彎 拉彎是在拉力與彎矩共同作用下實(shí)現(xiàn)彎曲變形，使整個(gè)彎曲橫斷面全部受拉伸應(yīng)力的一種沖壓工序。 5、脹形 脹形是將空心件或管狀件沿徑向往外擴(kuò)張的一種沖壓工序。剖切 剖切是將成形工序件一分為幾的一種沖壓工序。 6、校平 校平是提高局部或整體平面型零件平直度的

10、一種沖壓工序。起伏成形 7、起伏成形是依靠材料的延伸使工序件形成局部凹陷或凸起的沖壓工序。起伏成形中材料厚度的改變?yōu)榉且鈭D性的，即厚度的少量改變是變形過(guò)程中自然形成的，不是設(shè)計(jì)指定的要求。 8、彎曲 彎曲是利用壓力使材料產(chǎn)生塑性變形，從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種沖壓工序。 9、鑿切 鑿切是利用尖刃的鑿切模進(jìn)行的落料或沖孔工序。鑿切并無(wú)下模，墊在材料下面的只是平板，被沖材料絕大多數(shù)是非金屬。 10、深孔沖孔 深孔沖孔是孔徑等于或小于被沖材料厚度時(shí)的沖孔工序。 11、落料 落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序，被分離的材料成為工件或工序件，大多數(shù)是平面形的。 12、縮口 縮口是將

11、空心件或管狀件敞口處加壓使其縮小的一種沖壓工序。 13、整形 整形是依靠材料流動(dòng)，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的一種沖壓工序。 14、整修 整修是沿外形或內(nèi)形輪廓切去少量材料，從而提高邊緣光潔度和垂直度的一種沖壓工序。整修工序一般也同時(shí)提高尺寸精度。 15、翻孔 翻孔是沿內(nèi)孔周圍將材料翻成側(cè)立凸緣的一種沖壓工序。 16、翻邊 翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側(cè)立短邊的一種沖壓工序。 17、拉深 拉深是把平直毛料或工序件變?yōu)榭招募蛘甙芽招募M(jìn)一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工序。拉深時(shí)空心件主要依靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成。 18、連續(xù)拉深 連續(xù)拉深是在條料（卷料）上，用同

12、一副模具（連續(xù)拉深模）通過(guò)多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種沖壓方法。 19、變薄拉深 變薄拉深是把空心工序件進(jìn)一步改變形狀和尺寸，意圖性地把側(cè)壁減薄的一種拉深工序。 20、反拉深 反拉深是把空心工序件內(nèi)壁外翻的一種拉深工序。 21、差溫拉深 差溫拉深是利用加熱、冷卻手段，使待變形部分材料的溫度遠(yuǎn)高于已變形部分材料的溫度，從而提高變形程度的一種拉深工序。 22、液壓拉深 液壓拉深是利用盛在剛性或柔性容器內(nèi)的液體，代替凸模或凹模以形成空心件的一種拉深工序。 23、壓筋 壓筋是起伏成形的一種。當(dāng)局部起伏以筋形式出現(xiàn)時(shí)，相應(yīng)的起伏成形工序稱為壓筋。模具典型結(jié)構(gòu)第一類工藝零件，這類零件直接參與工藝過(guò)

13、程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；第二類結(jié)構(gòu)零件，這類零件不直接參與完成工藝過(guò)程，也不和坯料有直接接觸，只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔?，包括有?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等，如表1.1.3所示。應(yīng)該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。制造技術(shù)模具制造技術(shù)現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)正不斷向傳統(tǒng)制造技術(shù)滲透、交叉、融合，對(duì)其實(shí)施改造，形成先進(jìn)制造技術(shù)。目前又出現(xiàn)了在沖壓模內(nèi)攻牙技術(shù),引導(dǎo)了不少?zèng)_壓廠

14、家為了降低成本,引起了一股搶購(gòu)熱潮. 模具先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在：高速銑削加工普通銑削加工采用低的進(jìn)給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進(jìn)給速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對(duì)于普通銑削加工具有如下特點(diǎn)： a.高效 高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速一般為15000r/min40000r/min，最高可達(dá)100000r/min。在切削鋼時(shí)，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高510倍；在加工模具型腔時(shí)與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高45倍。 b.高精度 高速銑削加工精度一般為10m，有的精度還要高。 c.高的表面質(zhì)量 由于高速銑削時(shí)工件溫升?。s為3&

15、#176;C），故表面沒(méi)有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1m，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。 d.可加工高硬材料 可銑削5054HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達(dá)60HRC。 鑒于高速加工具備上述優(yōu)點(diǎn)，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應(yīng)用，并逐步替代部分磨削加工和電加工。電火花銑削加工電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術(shù)的重大發(fā)展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術(shù)。像數(shù)控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對(duì)工件進(jìn)行二維或三維輪廓加工，無(wú)需制造復(fù)雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機(jī)床，配置有

16、電極損耗自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當(dāng)今電火花創(chuàng)成加工機(jī)床的水平。慢走絲線切割技術(shù)目前，數(shù)控慢走絲線切割技術(shù)發(fā)展水平已相當(dāng)高，功能相當(dāng)完善，自動(dòng)化程度已達(dá)到無(wú)人看管運(yùn)行的程度。最大切割速度已達(dá)300mm2/min，加工精度可達(dá)到±1.5m，加工表面粗糙度Ra0.10.2m。直徑0.030.1.2mm細(xì)絲線切割技術(shù)的開(kāi)發(fā)，可實(shí)現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進(jìn)行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術(shù)已能進(jìn)行30°以上錐度的精密加工。 磨削及拋光加工技術(shù)磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等

17、特點(diǎn)，在精密模具加工中廣泛應(yīng)用。目前，精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學(xué)曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床及自動(dòng)拋光機(jī)等先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。數(shù)控測(cè)量產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，必然導(dǎo)致模具零件形狀的復(fù)雜。傳統(tǒng)的幾何檢測(cè)手段已無(wú)法適應(yīng)模具的生產(chǎn)?，F(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標(biāo)數(shù)控測(cè)量機(jī)進(jìn)行模具零件的幾何量的測(cè)量，模具加工過(guò)程的檢測(cè)手段也取得了很大進(jìn)展。三坐標(biāo)數(shù)控測(cè)量機(jī)除了能高精度地測(cè)量復(fù)雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補(bǔ)償裝置、可靠的抗振保護(hù)能力、嚴(yán)密的除塵措施以及簡(jiǎn)便的操作步驟，使得現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化檢測(cè)成為可能。 模具先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)制模技術(shù)模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因

18、素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強(qiáng)。高強(qiáng)度鋼沖壓模具當(dāng)今高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)鋼很好的實(shí)現(xiàn)了車輛的輕量化，提高了車輛的碰撞強(qiáng)度和安全性能，因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強(qiáng)度的提高，傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過(guò)程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，無(wú)法滿足高強(qiáng)度鋼板的加工工藝要求。在無(wú)法滿足成型條件的情況下，目前國(guó)際上逐漸研究超高強(qiáng)度鋼板的熱沖壓成形技術(shù)。該技術(shù)是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝，主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下，板料的塑性增加，屈服強(qiáng)度降低的特點(diǎn)，通過(guò)模具進(jìn)行成形的工藝。但是熱成型需要對(duì)工藝條件、金屬相變、CAE分析技術(shù)進(jìn)行深入研究，目前該技術(shù)被國(guó)外廠商壟斷，國(guó)內(nèi)發(fā)展緩慢。 過(guò)去在生產(chǎn)深沖

19、或者重沖工件，大家都認(rèn)為耐壓型(EP) 潤(rùn)滑油是保護(hù)模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來(lái)提高模具壽命已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史了。但是隨著新金屬-高強(qiáng)度鋼的出現(xiàn)，環(huán)保要求的嚴(yán)格，EP油基潤(rùn)滑油的價(jià)值已經(jīng)減少，甚至失去市場(chǎng)。 在高溫下高強(qiáng)度鋼的成型，EP油基潤(rùn)滑油失去了它的性能，無(wú)法在極溫應(yīng)用中提供物理的模具保護(hù)隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤(rùn)滑劑則可以提供必要的保護(hù)。隨著金屬在沖壓模具中變形，溫度不斷升高，EP油基潤(rùn)滑油都會(huì)變薄，有些情況下會(huì)達(dá)到閃點(diǎn)或者燒著（冒煙）。IRMCO高分子聚合物潤(rùn)滑劑一般開(kāi)始噴上去時(shí)稠度低得多。隨著成形過(guò)程中溫度的上升，會(huì)變得更稠更堅(jiān)韌。實(shí)際上高分子聚合物

20、極溫潤(rùn)滑劑都有“熱尋性”而且會(huì)粘到金屬上，形成一個(gè)可以降低摩擦的隔膜。這個(gè)保護(hù)屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時(shí)沒(méi)有破裂和粘接，以此來(lái)控制摩擦和金屬流動(dòng)。有效的保護(hù)了模具，延長(zhǎng)了模具使用壽命，提高了沖壓的強(qiáng)度。第二章 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析和工藝方案的確定2.1 對(duì)產(chǎn)品的沖壓工藝性分析本論題產(chǎn)品如圖2-1所示： 圖2-1 產(chǎn)品圖產(chǎn)品名稱：支座 生產(chǎn)批量：中小批量材料：Q235 材料厚度：2mm影響零件工藝性的因素很多，主要有以下兩個(gè)方面:零件的公差等級(jí)、斷面粗糙度、結(jié)構(gòu)形狀與尺寸。下面對(duì)該沖孔件進(jìn)行工藝性分析：(1)對(duì)于零件材料分析：該沖孔件的材料選用Q235，經(jīng)熱處理，其抗剪強(qiáng)度350

21、-400MPa，屈服強(qiáng)度150MPa，延伸率35MPa，具有良好的機(jī)械性能，有利于沖孔和加工；(2)對(duì)于零件結(jié)構(gòu)分析：該零件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，外形規(guī)則、有圓角過(guò)渡；尺寸主要包括、直線、圓弧和圓角（通過(guò)查表可取R=2mm），變化較大；產(chǎn)品各個(gè)孔到邊的距離均大于1.5T所以滿足沖壓工藝和凹模壁厚的條件(3)對(duì)于尺寸精度分析：沒(méi)有高精度要求，所有未注公差尺寸均按IT14級(jí)處理。(4)此產(chǎn)品直接為5的孔 到產(chǎn)品邊的距離都大于1.5T 孔的最窄距離也都大于1.5T因此可以直接沖孔2.2 沖壓工藝方案的制定零件主要包括落料、沖孔兩個(gè)工序，可用以下三種工藝方案進(jìn)行加工：(1)先落料,再?zèng)_孔，最后折彎采用單工序模

22、生產(chǎn)。(2)落料-沖孔復(fù)合加工，最后折彎采用復(fù)合模和單工序模生產(chǎn)。(3)沖孔 折彎-落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模和單工序模生產(chǎn)。方案（1）生產(chǎn)效率低，精度不高，生產(chǎn)工序多，操作較復(fù)雜，不太適合加工要求的需要；不過(guò)本產(chǎn)品精度不到量不大方案（2）落料-沖孔復(fù)合加工，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要求精度高，制造周期長(zhǎng)，要用導(dǎo)正銷定位；但是產(chǎn)品的同軸進(jìn)度高 模具制造困難方案（3）沖孔-落料連續(xù)沖壓加工，操作較簡(jiǎn)便，可在同一個(gè)模具上進(jìn)行加工生產(chǎn)，節(jié)省加工勞動(dòng)量；但是模具機(jī)構(gòu)復(fù)雜制作和設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)故選擇方案（1）進(jìn)行模具設(shè)計(jì)第三章 沖孔工藝設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算3.1 沖孔變形分析沖孔變形分析的目的是通過(guò)分析板料在沖孔時(shí)的受力情況，掌握

23、沖孔變形機(jī)理和變形特點(diǎn)，用于指導(dǎo)編制沖孔工藝和設(shè)計(jì)模具，控制沖孔件質(zhì)量。3.1.1 沖孔時(shí)板料的變形過(guò)程板料的分離過(guò)程是在瞬間完成的。整個(gè)沖孔變形分離過(guò)程大致可分為三個(gè)階段。即彈性變形階段，塑性變形階段，斷裂分離階段。3.1.2 沖孔件質(zhì)量及其影響因素沖孔件質(zhì)量是指斷面情況、尺寸精度和形狀誤差。斷面狀況盡可能垂直、光滑、毛刺?。怀叽缇葢?yīng)該保證在圖樣規(guī)定的公差范圍之內(nèi)；零件外形應(yīng)該滿足圖樣要求。（1） 材料力學(xué)性能的影響 （2） 模具間隙的影響（3） 模具刃口狀態(tài)對(duì)質(zhì)量的影響 3.1.3 沖孔件尺寸精度及其影響因素沖孔件的尺寸精度，是指沖孔件的實(shí)際尺寸與公稱尺寸之差。沖孔件的尺寸精度與許多因素

24、有關(guān)。如沖模的制造精度、材料性質(zhì)、沖孔間隙和沖孔件的形狀誤差等。影響因素有以下幾種：（1） 沖模的制造精度 （2） 材料的性質(zhì) （3） 沖孔間隙 （4） 沖孔件的形狀誤差 3.2 凸 凹模沖孔間隙沖孔間隙是指沖孔模中凸、凹模刃口橫向尺寸的差值。雙面間隙用Z表示，單面間隙為Z/2。3.2.1 沖孔間隙對(duì)沖壓力的影響試驗(yàn)表明，間隙對(duì)沖壓力有明顯的影響，特別是對(duì)卸料力的影響更為顯著。隨著間隙的增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，容易斷裂分離，因此沖孔力減??；但若繼續(xù)增大間隙，因裂紋不重合，沖孔力下降緩慢。由于間隙增大，使光亮帶變窄以及材料的彈性變形，使落料尺寸小于凹?？卓诔叽?，沖孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸

25、料力、推件力或頂件力隨之減小。3.2.2 沖孔間隙對(duì)模具壽命的影響模具壽命分為刃磨壽命和模具總壽命。模具失效的形式一般有：磨損、變形、崩刃、折斷和脹裂。為了提高模具壽命，一般需要選用較大間隙。若采用小間隙，就必須提高模具硬度、精度，減小模具粗糙度值，提供良好潤(rùn)滑，以減小磨損。3.2.3 合理沖孔間隙值的確定目前在生產(chǎn)中，廣泛采用經(jīng)驗(yàn)法和查表法來(lái)確定合理間隙值。選用原則與方法如下：（1） 對(duì)沖孔件斷面要求較高時(shí)，在間隙允許范圍內(nèi)，應(yīng)考慮采用較小的間隙。（2） 當(dāng)沖孔件的斷面質(zhì)量在沒(méi)有特殊要求時(shí)，在間隙允許范圍內(nèi)，取較大的間隙值是有利的。（3） 沖孔間隙的選取還有一種方法，那就是根據(jù)剪切斷面的光亮

26、帶或斷面質(zhì)量要求按照相應(yīng)行業(yè)的表格進(jìn)行查找。經(jīng)過(guò)分析、考慮本論題的沖孔間隙值的確定方法是采用查表確定法。（表3-1為機(jī)電行業(yè)的間隙表）所用材料為Q235，厚度2mm?？赏ㄟ^(guò)查表3-1確定其凸凹模合理沖孔間隙的最大值和最小值。最小合理沖孔間隙Zmin為：0.28 mm；最大合理沖孔間隙Zmax為：0.32 mm。表3-1 沖孔模刃口雙面間隙 Z （mm） 材料厚度T8、45、Q235Q195、Q235、35CrMo25、3508F、10、15、 H62、T1、T2、T31060（L2）、1050A（L3）、1035（L4）、1200（L5）ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin

27、Zmax0.350.030.050.020.050.010.030.50.040.080.030.070.020.040.020.030.80.090.120.060.10 0.040.070.0250.0451.00.110.150.080.120.050.080.040.061.20.140.180.10 0.140.070.10 0.050.071.50.190.230.130.170.080.120.060.10 1.80.230.270.170.220.120.160.070.112.0 0.280.320.20 0.240.130.180.080.122.50.370.430.25

28、0.310.160.220.110.173.0 0.480.540.330.390.210.270.140.20 3.50.580.650.420.490.250.330.180.264.0 0.680.760.520.60 0.320.40 0.210.294.50.790.880.640.720.380.460.260.345.0 0.90 1.00 0.750.850.450.550.30 0.46.0 1.161.260.971.070.60 0.70 0.40 0.50 8.0 1.751.871.461.580.850.970.60 0.72102.442.562.042.161.

29、141.260.80 0.92 3.3 凸模與凹模刃口尺寸的計(jì)算沖孔間隙是指沖孔模的凸模和凹模刃口之間的尺寸之差。單邊間隙用C 表示，雙邊間隙用Z表示。凸模和凹模刃口尺寸和公差直接影響工件的尺寸精度。由于凹、凸模之間存在著間隙，所以沖孔件斷面都有錐度。沖孔落料件都是測(cè)量其光亮帶部分的尺寸，而沖孔的光亮帶是凸模擠入而形成的，落料的光亮帶是落料件擠入凹模型孔形成的，故沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模決定，落料時(shí)的外形尺寸由凹模決定。由于沖孔時(shí)凸、凹模的磨損，使凸、凹模實(shí)體尺寸變小，故在設(shè)計(jì)凸、凹模尺寸時(shí)應(yīng)考慮凸、凹模的磨損方向，使其磨損之后還能保證沖件尺寸的要求?？紤]凸、凹模制造公差的方向，確定凸、凹模的基本

30、尺寸。1、凸、凹模制造公差：2、刃口尺寸計(jì)算公式：（1）、沖孔磨后變小的公式：以上各式中：、 為凸、凹?；境叽?； 、 為最大、最小極限尺寸； 為最小初始間隙； 為工件公差； 精度等級(jí)系數(shù)，并有：（高于）IT11時(shí)x=1;IT11IT13時(shí)x=0.75；(低于)IT13級(jí)時(shí)，x=0.5；、 凸、凹模制造公差。本論題落料件為了更好的配合、便于加工凸、凹模的加工，采用分別加工方法。根據(jù)落料件標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行計(jì)算，所有未標(biāo)注公差均按IT14級(jí)處理（落料件全尺寸見(jiàn)圖2-2）。 圖2-2 產(chǎn)品圖由于Zmin=0.28 mm，Zmax=0.32 mm，凸、凹模制造公差可?。?.07X0.4=0.028mm0.

31、04X0.4=0.016mm磨損系數(shù)?。?.5 ，所有尺寸均按入體原則進(jìn)行標(biāo)注。計(jì)算過(guò)程如表3-2：表3-2 凸、凹模刃口尺寸計(jì)算過(guò)程尺寸計(jì) 算 公 式凹模尺寸凸模尺寸53.4 沖壓力和壓力中心的計(jì)算3.5.1 沖壓力在沖孔模設(shè)計(jì)中，沖壓力是指沖孔力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。它是沖孔時(shí)選擇壓力機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、校核模具強(qiáng)度和剛度的重要依據(jù)。1.沖孔力的計(jì)算 沖孔力是沖孔過(guò)程中凸模對(duì)板料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。對(duì)沖孔力有直接影響的因素主要有板料的力學(xué)性能、厚度與沖孔件的輪廓周長(zhǎng)。平刃口沖孔力可按下式計(jì)算： （公式3-12）式中 沖孔力（）； 沖孔件周邊長(zhǎng)度（）； 材料抗剪強(qiáng)度（）

32、材料厚度（）； 系數(shù)，通常。查表可知 抗剪強(qiáng)度按計(jì)算，沖孔力為：2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算 根據(jù)沖孔件料厚查冷沖模設(shè)計(jì)及制造表3-16可得：所以： 0.045X42。8=19.26KN 20.05542.8=4.7KN3.5.2 壓力機(jī)公稱壓力的確定沖孔時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力，為沖孔力和與沖孔力同時(shí)發(fā)生的卸料力、推件力或頂出力的總和。根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)，沖壓力計(jì)算應(yīng)分別對(duì)待，即當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和下出件方式時(shí)： （公式3-16）當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和上出件方式時(shí)： （公式3-17）當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用剛性卸料裝置和下出件方式時(shí)： （公式3-18）本論題模具采用彈

33、壓卸料裝置和上出件方式，其總壓力包括：沖孔力、卸料力和推件力和頂料力。所以其總壓力為： =42.8+19.26+4.7=66.8KN一般按公稱壓力的80%要大于等于沖壓總壓力來(lái)選用壓力機(jī)，即 （公式3-19）所以：預(yù)選壓力機(jī)的公稱壓力為：3.5.3 壓力中心的計(jì)算模具的壓力中心，就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。求壓力中心的方法是：采用求空間平行力系的合力作用點(diǎn)。根據(jù)力學(xué)原理，各分力對(duì)某軸力矩之和等于某合力對(duì)同軸之矩，則可得壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式： （公式3-20） （公式3-21）據(jù)此，本設(shè)計(jì)確定零件的壓力中心如下：1）選坐標(biāo)x-x；y-y位置，如圖3-2所示。2）把整個(gè)刃口輪廓按基本要素劃分成、，并計(jì)

34、算各基本線段長(zhǎng)度，其具體數(shù)值見(jiàn)表3-3。23.58.5第四章 沖孔模主要零部件設(shè)計(jì)及制造對(duì)于中小型模具，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局對(duì)冷沖模制訂了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T2851.12861.161990、GB/T2861.171981等）。該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)模具類型、導(dǎo)向方式、送料方向、凹模形狀等不同。規(guī)定了14種典型組合方式。每一種典型組合中，又規(guī)定了多種凹模周界尺寸（長(zhǎng)×寬）以及相配合的凹模厚度、凸模高度、模架類型和尺寸及固定板、卸料板、墊板、導(dǎo)料板等具體尺寸，還規(guī)定了選用標(biāo)準(zhǔn)件的種類、規(guī)格、數(shù)量、位置、有關(guān)的尺寸及技術(shù)條件。4.1 工作零件設(shè)計(jì)4.1.1凸模設(shè)計(jì) 凸模是在沖壓過(guò)程中，沖模中被沖制件或廢料所

35、包容的工作零件。（1） 凸模的固定方式 凸模的固定方式是臺(tái)肩固定和鉚接兩種。鑒于綜合考慮，選擇等截面式臺(tái)肩固定凸模。（2） 凸模長(zhǎng)度計(jì)算 凸模的長(zhǎng)度尺寸應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定，同時(shí)要考慮凸模的修磨量及固定板與卸料板之間的安全距離等因素。當(dāng)采用固定卸料板時(shí)，凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算 （公式4-1）當(dāng)采用彈性卸料板時(shí)，凸模長(zhǎng)度按下式計(jì)算 （公式4-2）式中 凸模長(zhǎng)度（）； 凸模固定板厚度（）； 卸料板厚度（）； 導(dǎo)料板厚度（）； 材料厚度（）； 附加長(zhǎng)度，一般取=1520。這里模具結(jié)構(gòu)采用彈性卸料板，下出件方式。其凸模長(zhǎng)度應(yīng)為：（3） 凸模強(qiáng)度校核 在一般情況下，凸模的強(qiáng)度是足夠的，無(wú)需進(jìn)行強(qiáng)度核算。

36、（如圖4-1）圖4-14.1.2凹模設(shè)計(jì)凹模刃口形式 凹模按結(jié)構(gòu)分有整體式和鑲拼式凹模，沖孔凹模的刃口形式也有有直筒形和錐形兩種。這里選擇整體式直筒型凹模。h可查表，這里取11.2mm，取2°。 （1）凹模外形尺寸確定 在實(shí)際生產(chǎn)中首先采用下列經(jīng)驗(yàn)公式:凹模厚度 （公式4-3）凹模壁厚 （公式4-4）式中 凹模刃口的最大尺寸 系數(shù)。所以，凹模厚度：，取40mm。凹模壁厚：（2）凹模的固定方法 凹模常用的固定方法有：用螺釘、銷釘固定在下模座上 直接壓入固定板中固定 快速凹模用止動(dòng)螺釘固定。這里采用直接壓入固定板中固定。（4） 凹模強(qiáng)度校核 按上述方法確定的凹模外形尺寸，即可保證凹模有足

37、夠的強(qiáng)度和剛度，故對(duì)凹模一般不進(jìn)行強(qiáng)度校核。（如圖4-2） 圖4-2圖4-34.2工作零件制造在模具制造中，通常按照零件結(jié)構(gòu)和加工工藝過(guò)程的相似性，可將各種模具零件大致分為工作型面零件、板類零件、軸類零件、套類零件等凸模和凹模的加工方案一般有分開(kāi)加工和配合加工兩種。凸模的加工工藝可選擇：下料鍛造退火毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）劃線刃口輪廓粗加工刃口輪廓精加工螺孔、銷孔加工淬火與回火研磨或拋光。凹模的加工工藝可選擇：下料鍛造退火毛坯外形加工螺孔、銷孔、穿絲孔加工淬火與回火磨削加工上下面及基準(zhǔn)面線切割加工鉗工修正。4.4.1 卸料裝置卸料裝置分固定卸料裝置、彈壓卸料裝置和廢料切

38、刀三種。這里選用彈性卸料裝置，用內(nèi)六角卸料螺釘固定卸料板。卸料板采用45鋼制造，熱處理硬度為4045HRC。導(dǎo)向部分表面粗糙度應(yīng)達(dá)到。4.4.2 樹(shù)脂的選用選擇樹(shù)脂的原則（1） 所選樹(shù)脂必須滿足壓力的要求，即 （公式4-5）式中 每個(gè)樹(shù)脂在預(yù)壓縮狀態(tài)時(shí)的預(yù)壓力（N）； 卸料力（N）； 樹(shù)脂數(shù)目。所以，。所選樹(shù)脂必須滿足壓縮量的要求，即式中 樹(shù)脂的允許最大壓縮量（mm）； 樹(shù)脂的預(yù)壓縮量（mm）； 卸料板的工作行程（mm），一般取，為材料厚度； 凸模的總修磨量，一般取510mm。所以，（2） 所選樹(shù)脂必須滿足模具結(jié)構(gòu)空間的要求，即樹(shù)脂的尺寸及數(shù)量，應(yīng)能在模具上安裝的下。這里選擇圓鋼絲螺旋樹(shù)脂4根。4.5 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用該模具自行設(shè)計(jì)的模架，該模架可縱向、橫向送料。適用于一般精度要求的沖模。模架兩導(dǎo)套、導(dǎo)柱分別裝在上、下模座兩邊，凹模面積是導(dǎo)套前的有效區(qū)域?？捎糜跊_壓較寬條料，且能用邊角料。送料及操作方