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1、第一節(jié)引言 零沖壓工藝規(guī)程是模具設(shè)計的依據(jù)，而良好的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計又是實現(xiàn)工藝過 程的可靠保證，若沖壓工藝有所改動，往往會造成模具的返工，甚至報廢，沖裁同樣 的零件，通?？梢圆捎脦追N不同方法，工藝過程設(shè)計的中心就是依據(jù)技術(shù)上先進(jìn)， 經(jīng)濟上合理，生產(chǎn)上高效，使用上安全可靠的原則，使用上安全可靠的原則，使零件 的生產(chǎn)在保證符合零件的各項技術(shù)要求的前提下達(dá)到最佳的技術(shù)效果和經(jīng)濟效 益0 設(shè)計沖壓工藝過程要從分析產(chǎn)品的零件圖入手，分析零件圖包括技術(shù)和經(jīng) 濟兩個方面： (1) 沖壓加工方法的經(jīng)濟性分析 沖壓加工方法是一種先進(jìn)的工工藝方法 ，因其生產(chǎn)率高，材料利用率高， 操作簡單等一系列優(yōu)點而廣泛

2、使用，由于模具費用高，生產(chǎn)批量的大小對 沖壓加工的經(jīng)濟性起著決定性作用。批量越大，沖壓加工的單件成本就越 低，批量小時，，沖壓加工的優(yōu)越性就不明顯，這時采用其他方法制作 該 零件可能會更有效果。 (2) 沖壓件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指該零件在沖壓加工中的難易程度 ，在技術(shù)方面，主要分 析該零件的形狀特點，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，良好的工藝性應(yīng)保證材料消耗少，工序數(shù)目少，模具結(jié)構(gòu)簡單，而 且壽命長產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡單，方便等。 不論沖壓件的幾何形狀和尺寸大小如何，其生產(chǎn)過程一般都是從原材料剪切 下料開始，經(jīng)過各種沖壓工序和其他必要的輔助工序加

3、工出圖紙所要求的零 件。對于某些組合沖壓件或精度要求較高的沖壓件，還需要經(jīng)過切削焊接或鉚 接等加工才能完成。 圖1-1所示為零件圖，零件材料為T08A，厚度為1mm，公差等級IT4，屬 于大批量生產(chǎn)。根據(jù)提供的零件圖，其數(shù)據(jù)如下： 第二節(jié)制件的工藝分析 影響沖裁件工藝性的因素很多，從技術(shù)和經(jīng)濟方面考慮，主要因素如下： 1沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性，不同形狀和尺寸的沖壓件，有不同的工藝要求。2 沖裁件的精度。3沖裁件的斷面質(zhì)量。4沖裁件的尺寸標(biāo)注。 由零件圖可知，該零件是一個沖孔落料件，零件形狀簡單且軸對稱，尺寸小， 屬于典型的板料沖壓件。公差等級IT4,屬于高精度制件。故需要精密沖裁，且

4、 為保證精度，采用復(fù)合模。 第三節(jié)沖裁工藝方案的確定 1.確定沖裁件的工藝方案 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，在沖裁部分工藝方案可以有以下幾種： 方案一：采用落料、沖孔的單工序模來進(jìn)行生產(chǎn)。其特點是：模具結(jié)構(gòu)簡 單，制造方便，但是要用到兩道工序，需要兩副模具，在成本上是比較高的， 而且生產(chǎn)率比較低，尤其是在生產(chǎn)中難以保證零件的尺寸精度，一般只適用于 生產(chǎn)小批量和精度要求的零件。因而單工序難以滿足該零件生產(chǎn)要求。 方案二：采用落料、沖孔的復(fù)合模。復(fù)合模的特點是生產(chǎn)率高，沖裁件的 內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但是復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精

5、度要求高的沖裁 件。 方案三：采用級進(jìn)模加工。級進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè) 備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。對于特別復(fù)雜后孔邊 距較小的沖壓件，用簡單模后復(fù)合模沖制有困難時，可用級進(jìn)模逐步?jīng)_出。但 是級進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型 沖壓件。 綜合以上的三個方案，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)以及該零件是大批量生產(chǎn)的，因此 選用方案二的復(fù)合模為佳。 2 .選定方案的具體分析 (1) 沖壓基本工序 常見的沖壓工序有剪切、落料、切邊、彎曲、拉深、翻邊等，各工 序有其不同的性質(zhì)特點和用途。針對本零件，平板上的型孔，因此只需 沖孔和落料工序

6、即可。 ⑵沖壓次數(shù)及各沖壓順序 針對本零件，只需進(jìn)行一次沖壓。沖壓順序的安排應(yīng)有利于發(fā)揮材 料的塑性以減少工序數(shù)量，主要根據(jù)工序的變形特點和質(zhì)量要求安排 ， 由題干中的IT4和大批量生產(chǎn)，選用復(fù)合模一步到位。 (3) 工序的組合方式 通常，模具的選用主要取決于沖裁件的生產(chǎn)批量 、尺寸大小和精度要 求等因素。針對本零件，生產(chǎn)批量大，沖壓工序盡可能集中，選用復(fù) 合模，且采用精密沖裁方法。 第四節(jié) 模具結(jié)構(gòu)形式的確定 1、 確定模具類型和結(jié)構(gòu)形式：復(fù)合模 2、 選擇工件定位方式：螺栓和定位銷進(jìn)行定位 3、 板料送進(jìn)方式：自動操作 4、 出料方式：自然漏料 5、 選擇卸料方式

7、壓料、卸料裝置根據(jù)沖裁件平整度要求和材料的厚薄來決定 。一般而 言， 對于沖裁較硬、較厚且精度要求不高的工件，可選擇剛性卸料方式；對于沖 裁料厚在1.5 mm以下且要求沖裁件比較平整的制件，可選擇彈性卸料方 式。針對本零件，選用剛性卸料裝置。 第五節(jié)沖壓模設(shè)計 （一） 沖裁件排樣設(shè)計 （1） 排樣 針對本零件特征，采用有廢料排樣，其排樣方式為直排。因有搭 邊，可由搭邊來補償誤差，因而能保證沖裁件精度和質(zhì)量，沖模壽命也 較高，但材料利用率有所下降。 （2） 搭邊值的確定 精沖模由于采用了齒圈壓板 （即V形環(huán)壓邊），搭邊的寬度比普 通沖裁大。由材料厚度t=1mm,圓件，查【】P15

8、7表11-1得，工件間 ai=3 mm, 沿邊 a=2 mm. （3） 條料寬度的確定 由 21P35 公式 B=D+2a+ △； B：條寬度的基本尺寸； D:工件在寬度方向的尺寸； a：側(cè)搭邊的最小值； △:條料寬度的單向（負(fù)向）公差（按IT14,查31P17表1-8得，△ =0.62 mm ）。 條料的寬度：B=D+2a=40+2 X2=44，即 B=44 0_0.062. （4） 材料利用率 材料利用率：n = S1/S0 = n*D2/（4*A*B）= n*402/ （4*44*43 ） =66.4%。 A:送料步距，A=D+ a 1=40+3=43; S1:

9、一個步距內(nèi)零件的實際面積 一個步距內(nèi)所需毛坯面積 （5） 排樣圖 見總裝圖 （二）精沖力的計算 由41P223公式得 （1）沖裁力 沖裁力 P=0.9Lt %=0.9 X172.9 X1 X325=50.6KN Ob：材料的抗拉強度，0b三325MPa ; t:板材厚度（t=1 ） L:內(nèi)外剪切周邊長度總和（L=172.9 ） (2) 壓邊力 壓邊力 Pi= (030.5) P 反=(15.18-25.3 ) KN 頂件反力 P2=FP=1256 X(20--70)=(25.2-87.92) KN F:精沖面積(F=1256 mm 2) P反：單位反壓力，一般取20-

10、70MPa; (3) 卸料力 卸料力 P3=(0.1-0.15)P= ( 5.06-7.59)KN (4) 推件力 推件力 P4=(0.1-0.15)P= ( 5.06-7.59)KN 壓邊力和頂件反力需經(jīng)試沖確定，在滿足要求的情況下，選用最小值。 (三) 壓力中心的計算 壓力中心即工件內(nèi)外形輪廓上沖裁力的合力中心 。應(yīng)盡可能使沖裁力的壓 力中心和壓力機滑塊的壓力中心一致 ，否則，兩個不重合力將產(chǎn)生一個附加力 矩，影響導(dǎo)向精度和增加模具和壓力機的磨損。雖然新型的精沖壓力機的導(dǎo)軌 都有承受一定偏心載荷的能力。但是，作為設(shè)計精沖模具的一項原則，仍應(yīng)考 慮壓力中心的重合。 沖模的

11、壓力中心，可按下述原則來確定： 1. 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 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。 3. 形狀復(fù)雜的零件、多孔沖模、級進(jìn)模的壓力中心可用解析計算法求 出沖模壓力中心。解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標(biāo)軸的力矩之代數(shù)和 等 于諸力的 合力對該軸的力矩。求出合力作用點的 座標(biāo) 位置O 0(x 0,y 0 )，即為所求模具的壓力中心。 V 1 11 13 Id」 ■ la O 丄8 門 Y O ]x Is 1& '17

12、 計算公式為： P Y 4- p y + F Y Pl 1 p2X2〒 T》刃5 F + F 9 + ? ? * +F 工J" i=l yf I l'o 行丁】+耳2丁2+"?+尸腫幾 F鞏譏乞+…弋料 n 工I /=! P\ p2 pn 因沖裁力與沖裁周邊長度成正比 ，所以式中的各沖裁力 P1、P2、P 3 ??…Pn,可分別用各沖裁周邊長度L 1、L2、L3…… 代替Ln即： 丄1 兀 i +L2x2 + ??? + □ Y厶 ul L^+L2 + ^^^ + Ln ZA i=i 工厶兒 根據(jù)以上原則，由零件的對稱性得，外圓形中心

13、在圓心，而內(nèi)梯形孔的重 心為 x=0,y=2.7. 故沖裁合力中心為x=0,y=1.35. （四）模具工作零件刃口尺寸及公差的計算 1加工方法的確定 模具制造有凸模和凹模分開加工和凸模和凹模配合加工兩種方法 ，凸 模和凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖樣加工至尺寸 ，此種方法適用 于圓形和簡單的工件；凸模和凹模配合加工可使凸模和凹模具有互換性 ， 便于模具成批制造，但需要較高的公差等級才能保證合理間隙，模具制造 困難，加工成本高。所以此方法是與加工形狀復(fù)雜或薄板制件的模具 。結(jié) 合模具制造及工件的形狀特點，選用凸模和凹模配合加工的方法。 2沖孔部分（由1】P163公式）

14、沖孔凸模 1.1尺寸A 凸模磨損后零件尺寸變小 ，Ap= （Amax- △ /4 ） 0-尸（6.004-0.004/4）=6.003 0 0.002 △:沖裁件公差（由IT4查B1P17表1-8得，△ =4um ）; Amax:零件的上限尺寸； S：模具的制造公差 (N △ /2=0.002 ); 1.2尺寸B 凸模磨損后尺寸變小 ,Bp= ( Bmax- △ /4 ) 0-尸(20.004-0.006/4)=20.005 0 0.003 △:沖裁件公差(由IT4查B】P17表1-8得，△ =6um)； Bmax：零件的上限尺寸； S：模具的制造公差 (N △ /2

15、=0.003 ); 3落料部分 凹模磨損后零件尺寸變大 Cd= (Cmin+ △ /4 ) + $=(39.993+0.007/4)=39.995 乜004 0 △:沖裁件公差(由IT4查31P17表1-8得，△ =7um ); Cmax：零件的上限尺寸； S:模具的制造公差(N △ /4=0.004 ); (五) 有關(guān)模具的設(shè)計計算 V形環(huán)壓邊圈是在壓邊圈上圍繞沖裁形輪廓一定距離的凸起的 V形埂。V 形環(huán)的作用是在沖裁先壓住材料，防止剪切區(qū)以外的材料在剪切過程中隨凸模 流動，使材料在沖裁過程中保持和沖裁方向垂直而不翹起 。另外，V形環(huán)壓邊 力還和沖裁力，反壓力結(jié)合在一起，

16、在材料的剪切變形區(qū)形成三向不等壓應(yīng)力 狀態(tài)以提高材料的塑性。 t=1mm,查 11P159 表 11-2 得，a=1.3 mm ，h=0.4 mm. 2 .確定沖孔凸模的允許最大自由長度：(由21P48公式) 沖孔時的沖壓力 F總沖=F孔+ F推=50.6+7=57.6KN 圓形凸模的最大自由長度 max =30 202 ■■ 44864 =57 mm 根據(jù)GB2863.2—81的標(biāo)準(zhǔn)L的系列，選擇L=40mm. 沖孔凸凹模采用 Cr12MoV鋼制造，查《中壓工藝與模具設(shè)計實用技術(shù) 》附 表12，取.=600MPa,許用應(yīng)力卜=1000MPa。對沖孔凸模承壓能力進(jìn)行校

17、 核 沖裁時凸模承受的壓力 e=F/A=50.6/2120.7=419.2 MPa v [op]; F:沖裁力 A:凸模的最小斷面面積(A=120.7 mm 2); [op]:凸模材料的許用壓應(yīng)力； 3. 確定落料凹模的高度和壁厚 (由2】P50公式) 查2】P50表2-9，取系數(shù)K=0.35，則落料凹模的厚度為： 凹模厚度 H=Kb=0.35 X40=14, 由于要求H三14 ,因此凹模厚度至少取14mm ,才能滿足強度要求， 根據(jù)實際可加大凹模的厚度，可取H=25 mm。 凹模壁厚：C= ( 1.5-2 ) H=14 X(1.5-2 ) = ( 21-28 ),取 C=3

18、0 mm。 4. 凸凹模 由2】P51表2-10得最小壁厚a=2.7 ,最小直徑D=18。 第五節(jié)選定設(shè)備 本工件在沖孔工序中，總的沖裁力為：，但要求壓力機的行程應(yīng)滿足 ： S_2.5h工牛=2.5 16= 40mm，所以在實際生產(chǎn)中選用 63KN的固定臺開式壓力 機。其主要規(guī)格為： 標(biāo)稱壓力：63KN 標(biāo)稱壓力行程：3.5mm 滑塊行程：50mm 最大封閉高度：170mm 工作臺尺寸：315 X200mm 立柱間距離：150mm 模柄孔尺寸：30 50 mm 墊板厚度：30mm 第六節(jié)有關(guān)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計 由于是采用精沖模，故可選用 YMA型液壓模架。該模架精度高，

19、剛性 好，對壓力機沒有高的精度要求；該型液壓模架自成體系，使用靈活方便。由 【】602選具體參數(shù)，具體如下： 1上模版和下模版 根據(jù)選用的壓力，采用JD006-82的YMA型液壓模架。根據(jù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn) JD021-82確定上模座厚度為 90,根據(jù)JD022-82確定下模座厚度為 90mm。 2、 凸模固定板、墊板 由于沖孔后采用自然落料裝置，而且為了對凸模的固定，所以墊板厚度取 8mm，凸模固定板根據(jù)凸模的徑向尺寸可取 25mm。凸模固定板對凸模起著固 定和加大凸模在沖壓時的強度，對凸模有著定位的作用。 3、 閉合高度 磨具的閉合高度應(yīng)為上模座、下模座、凸模、凹模、墊板和固定板等

20、的厚 度總和，即 H=90+90+55-5+ 40+8=168mm -5 ”為凸模進(jìn)入凹模的深度，可根據(jù)實際做適當(dāng)調(diào)整 所選壓力機的閉合高度 4導(dǎo)柱、導(dǎo)套 Hmax=170mm, Hmin =130mm。滿足 Hmax 5 H0 H min 10 按 JD027-82 選d=60mm,其中導(dǎo)柱長度有 280 — 320mm，選導(dǎo)柱長度 L=280。 按JD031-82 選d=60mm 的導(dǎo)套，考慮模具的閉合高度，在此選 L=170mm 。 第七節(jié)模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、 模具類形的選擇 由沖壓工藝分析和設(shè)計目的、要求以及從經(jīng)濟方面考慮，本套模具選用 復(fù)合模 2、 定位方式的選擇 直接選用螺栓和定位銷進(jìn)行定位 3、 卸料、出件方式的選擇 根據(jù)模具沖裁的運動特點以及推件力的大小，該模具采用剛性卸料方式 比較方便。 4、導(dǎo)柱、導(dǎo)套位置的確定 為了提高模具的壽命和工件質(zhì)量，方便安裝、調(diào)整、維修模具，該復(fù) 合模采用四導(dǎo)柱模架。其導(dǎo)柱和導(dǎo)套則根據(jù)所選定的模架按標(biāo)準(zhǔn)選取 。 第八節(jié)模具工作零件的加工 、沖孔凸模