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1、分類號(hào) 單位代碼 密 級(jí) 學(xué) 號(hào) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 28外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切 級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 作 者 院 (系 ) 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 答辯日期 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú) 立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā) 表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明 引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰 寫(xiě) 過(guò) 的 研 究 成 果 。對(duì)本

2、文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確 方式標(biāo)明。 本人畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論 文 作 者 簽 名 : 年 月 日 I 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 摘要：設(shè)計(jì)首先對(duì)冷沖壓模具的基本成形機(jī)理及現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)做出簡(jiǎn)要闡釋， 指出沖模是一種低能耗高效率的產(chǎn)出方式，在綜合分析產(chǎn)品工藝性指標(biāo)及對(duì)比不 同結(jié)構(gòu)預(yù)案后，確定本次工件易采用連續(xù)模具的方案進(jìn)行。 模具設(shè)計(jì)之前進(jìn)行了排樣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算兩部分內(nèi)容。第一部分通過(guò)排 樣參數(shù)選用和工件各工位的合理分解排布確定

3、了包含沖裁，沖孔彎曲落料在內(nèi)的 多工位的合理結(jié)構(gòu)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行了第二部分，主要涵蓋材料利用率，基本 沖裁力參數(shù)，刃口精度公差等幾部分的計(jì)算與校核，為后續(xù)模具結(jié)構(gòu)具體實(shí)施打 下基礎(chǔ)。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在確?？傮w原則的情況下針對(duì)凸模，凹模，以及凸模固 定板，輔助部件這幾大方向完成了本體參數(shù)的設(shè)計(jì)和選用，最終將他們合理的裝 配，完成了本次工件級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。最后選用合理的壓力設(shè)備與模具適配， 以滿足后續(xù)試模的需要。 關(guān)鍵詞：級(jí)進(jìn)模； 冷沖壓； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) II Abstract Abstract:The design firstly describes t

4、he basic forming mechanism and the current development trend of the die, and points out that the die is a kind of low-energy and high-efficiency output method. After a comprehensive analysis of product process indicators and comparison of different structural plans, this article is easy to determine

5、. Use a continuous die program to complete the part design. Before the die design, the design of the layout structure and the process calculation were performed in two parts. The first part determines the reasonable structure of multiple stations including punching, punching and blanking, through th

6、e selection of the layout parameters and the rational decomposition of the work stations. The second part is based on this. Covers the calculation of the material utilization rate, the basic blanking force parameters, and the precision of the cutting edge, and lays the foundation for the subsequent

7、implementation of the die structure. The die structure design is to ensure the general principle of the design of the body parameters and the selection of the punch, die, punch fixing plate, auxiliary components in these major directions, and finally they will be reasonable assembly, completed this

8、time Design of work piece progressive die structure. Finally, a reasonable pressure device and die are selected to meet the needs of the subsequent test mode. Keywords：Progressive Die, Cold Stamping,Structural Design III 目 錄 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) .....................................................

9、..................................I ABSTRACT.................................................................................................................................................II 1 緒論 .......................................................................................................

10、.....................................................1 1.1 課題研究目的及意義 .........................................................................................................................1 1.1.1 研究目的 .................................................................................................

11、.....................................1 1.1.2 研究意義 ......................................................................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)模具發(fā)展?fàn)顩r .....................................................................................................

12、........................1 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 .....................................................................................................................................2 2 零件工藝性分析及沖壓方案確定 ............................................................................................................3 2

13、.1 零件的工藝性分析 .............................................................................................................................3 2.2 確定工藝方案 .....................................................................................................................................4 2.3 排樣設(shè)計(jì) ......

14、.......................................................................................................................................5 2.3.1 排樣參數(shù)確定 .............................................................................................................................5 2.3.2 排樣圖的繪制 ..........

15、...................................................................................................................6 2.3.3 材料利用率 ...............................................................................................................................6 3 模具主要工藝參數(shù)計(jì)算 .............................

16、..............................................................................................9 3.1 沖壓力參數(shù)的計(jì)算 .............................................................................................................................9 3.1.1 沖裁力計(jì)算 ....................................................

17、.............................................................................9 3.1.2 卸料力、推料力、頂料力的計(jì)算 ..............................................................................................9 3.2 沖壓壓力中心 .............................................................................................

18、......................................11 4 凸凹模設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................................13 4.1 沖裁間隙 .................................................................................................

19、..........................................13 4.2 凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算 ...............................................................................................................13 4.3 凹模的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................

20、....................16 4.4 凸模的設(shè)計(jì) .......................................................................................................................................17 4.5 凹模刃口類型 ......................................................................................................................

21、.............18 5 模具總體設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................................19 5.1 定位零件的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................

22、.....19 5.2 卸料板的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................................19 5.3 模柄 ............................................................................................................................................

23、.......20 5.4 模架及其他零部件的選用 ...............................................................................................................20 5.5 沖壓設(shè)備的選擇 ...............................................................................................................................21 5.6 壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 ...

24、................................................................................................................21 6 總結(jié) ..........................................................................................................................................................23 參考文獻(xiàn) ..................

25、...................................................................................................................................25 附錄 A 外文文獻(xiàn)及翻譯 ............................................................................................................................27 1 1 緒論 1.1課題研究目的及意義 1.1.1

26、研究目的 通過(guò)本設(shè)計(jì)冷沖壓模具的典型結(jié)構(gòu)與計(jì)算工作，目的在于熟悉冷沖壓模具的工作 原理，并系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)處理冷沖壓模具設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題，提高對(duì)機(jī)械系 統(tǒng)分析和模具設(shè)計(jì)的能力；另外，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)閱讀中外文科技文獻(xiàn)、查閱并利 用文獻(xiàn)資料以及獨(dú)立撰寫(xiě)科技論文的能力。 1.1.2 研究意義 沖壓是一種壓力加工的方法，就是在室溫的情況下進(jìn)行，壓力機(jī)上安裝模具對(duì)材 料進(jìn)行施加壓力，使材料發(fā)生分離或者是發(fā)生塑性變形，進(jìn)而得到所需要的零件。本 設(shè)計(jì)中的級(jí)進(jìn)模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便可靠，對(duì)類似工件的大批量生產(chǎn)具有一定參考 作用。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。 隨

27、著現(xiàn)如今科技的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用越來(lái)越引起人們的重視，并被大量 應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中去。沖壓模具可以不僅提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，而且具 有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 1.2 國(guó)內(nèi)模具發(fā)展?fàn)顩r 到了 21 世紀(jì),隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步, CAD/CAECAM 技術(shù)日成熟,其現(xiàn)代 模具中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前我國(guó)沖壓模具無(wú)論在數(shù)量上,還是在質(zhì)量技術(shù)和能力等 方面都已有了很大發(fā)展,但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比,仍具有較大的差異,一 些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口,特別是中高檔轎車的蓋件模 具,目前仍主要依靠進(jìn)口。而一些低檔次的簡(jiǎn)單沖模,則已供過(guò)于求,市

28、場(chǎng)竟?fàn)幏浅＜ち摇?我國(guó)模具工業(yè)雖然有了很大的發(fā)展,但總體看來(lái),技術(shù)水平仍比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家要落 后 1520 年，這與我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的要求相比差距還很大。為了推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化 連設(shè),適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的需要,模具工業(yè)需要進(jìn)行進(jìn)一步技術(shù)結(jié)構(gòu)和加速國(guó)產(chǎn) 化。因此,應(yīng)立足國(guó)情,著重發(fā)展模具行業(yè)中的關(guān)継、共性技術(shù)，不斷加大新技術(shù)的開(kāi) 發(fā)和推廣應(yīng)用力度,不斷提高行業(yè)的自主創(chuàng)新能力.用信息技術(shù)帯動(dòng)和提升模具工業(yè)的 制造技術(shù)水平,積極采用高新技術(shù)和先進(jìn)適用技術(shù)來(lái)提高行業(yè)的總體水平,使我國(guó)模具 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 2 行業(yè)向大型、精密、復(fù)雜高效、長(zhǎng)壽命和多功能方向發(fā)展,推動(dòng)我國(guó)模具工

29、業(yè)技術(shù)進(jìn)步 再上新臺(tái)階,將是我國(guó)模具行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要任務(wù) 1。 1.3 主要研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是利用 UG、CAD 等軟件進(jìn)行 28外舌止動(dòng)墊圈的剪切級(jí)進(jìn)模具 設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： （1） 分析零件的工藝性，確定沖壓方案及模具結(jié)構(gòu)； （2） 進(jìn)行模具零件的設(shè)計(jì)計(jì)算； （3） 繪制模具裝配圖。 3 2 零件工藝性分析及沖壓方案確定 28外舌止動(dòng)墊圈 結(jié)構(gòu)圖和三維結(jié)構(gòu)圖分別如圖 2.1 和圖 2.2 所示。 圖 2.1 28外舌止動(dòng)墊圈結(jié)構(gòu)圖 圖 2.2 28外舌止動(dòng)墊圈 3D 圖 2.1 零件的工藝性分析 模具整體設(shè)計(jì)首先以 28外舌止動(dòng)墊圈的課題任務(wù)要求與技術(shù)解析開(kāi)始，在繪制 28

30、 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 4 了結(jié)構(gòu)圖以及三維的渲染結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上分析了以下幾點(diǎn)要求： （1）材料：零件的材料選用 Q235-A，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗拉強(qiáng)度 b=375460Mpa，屈服強(qiáng)度為 s=210Mpa，此材料具有高的彈性和良好的耐磨性，沖 裁加工性能好。 （2）結(jié)構(gòu)：內(nèi)部有一個(gè)沖孔和一處 90的彎曲成形部分。料厚為 1.5mm，滿足厚 度要求，零件毛刺小，模具壽命高，孔的直徑較小，適合沖裁加工。 （3）尺寸精度：根據(jù)零件圖上所注尺寸，工件尺寸精度要求較低，采用 IT14 級(jí) 精度，普通沖裁完全可以滿足要求。 由于待沖壓材料沖裁強(qiáng)度和剛度的使用要求，沖裁件上的孔不能太小，凸

31、模沖孔 的最小尺寸為料厚的 0.9 倍（280.9t ） ，所以用來(lái)沖孔的凸模可以不使用凸模保護(hù)外 套。 整體來(lái)說(shuō)，墊圈工件采用厚度為 1.5mm 的 Q235-A 料帶沖壓而成。整體形狀為圓 形結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔部分和外周邊緣的距離參數(shù)大于 3mm。工件精度為 IT14 級(jí)，可以實(shí)現(xiàn) 斷面較為光潔。從上述的分析可以確定，采用冷沖裁成形可以滿足大批量生產(chǎn)要求。

32、 2.2 確定工藝方案 該工件包括沖孔、落料 、剪切三個(gè)工序，有以下三種工藝方案： 方案一：先沖孔，再剪切，最后落料，單工序生產(chǎn)； 方案二：沖孔剪切落料復(fù)合模生產(chǎn)； 方案三：沖孔剪切落料級(jí)進(jìn)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一用單工序模。該模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單副模具成本低，使用、維修方便，但需 要三道工序三副模具，重復(fù)定位差，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求 和制件精度。 方案二用復(fù)合模。復(fù)合模是指在一次工作行程中完成多道沖壓工序的模具，只需 要一副模具,工件的精度及生產(chǎn)效率都很高，但模具強(qiáng)度比較差，且制造比較麻煩。沖 壓完成后零件會(huì)卡在模具上，需要自行清理,這樣不僅

33、會(huì)降低沖壓速度，而且操作繁瑣。 方案三用級(jí)進(jìn)模。整個(gè)制件的成形是在級(jí)進(jìn)過(guò)程中逐步完成的。級(jí)進(jìn)成形是屬工 序集中的工藝方法，可使切邊、沖孔、打彎成形、落料等多種工序在一副模具上完成， 生產(chǎn)效率較高。它的制件和廢料無(wú)需人工清理，所以降低了工作量，而且操作安全、 方便，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn) 2。 通過(guò)對(duì)上述三種方案的分析比較，從零件的生產(chǎn)批量和技術(shù)要求上看，該零件的 沖壓生產(chǎn)宜采用普通級(jí)進(jìn)模。 5 2.3 排樣設(shè)計(jì) 2.3.1 排樣參數(shù)確定 （1）搭邊值的確定 根據(jù) GB856 本次沖裁零件采用厚度為 1.50mm 的 Q235-A 材料進(jìn)行加工沖裁，故 毛胚料為 1.50mm 厚（t=1.50mm）

34、 ，查表 2.1 得，側(cè)邊搭邊值為 1.50mm（a=1.50mm ） ， 工件間搭邊值為 1.20mm（a 1=1.20mm） 3。 表 2.1 沖裁件合理搭邊值 料厚/mm 搭邊值/mm a a1 0.25-0.50 1.00 0.80 1.00-1.50 1.30 1.00 1.50-2.00 1.50 1.20 （2）送料步距 S 根據(jù)待加工零件圖紙可知零件最大外形輪廓尺寸為 58.00mm，工件間搭邊值為 1.20mm，經(jīng)公式 2-1 計(jì)算可得工件送料步距 S=59.20mm。 S=A+M （2-1） 式中： S工步長(zhǎng)度，mm； M相鄰工件的距離，mm； A

35、最大輪廓長(zhǎng)度，mm。 （3）帶料寬度 B （2-2）01)2(nbaDB 式中： B條狀料或帶狀料寬度； D沖件尺寸； a1工件間搭邊值； n側(cè)刃數(shù)； 條狀料或帶狀料單向偏差； b側(cè)刃裁切的料邊寬度，金屬材料取 1.50mm2.50mm，非金屬材料取 2.00mm4.00mm，薄料取較小值，厚料取較大值。 B(58+21.2+21.5) -00.463.4 0-0.4 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 6 2.3.2 排樣圖的繪制 結(jié)合上述的參數(shù)選用，繪制出如圖 2-3 所示的排樣方案： 通過(guò)對(duì)工件的工藝性分析可以看出零件從大體上分為三個(gè)部分，包括中間內(nèi)孔，

36、外舌和最大外圓。所以對(duì)其沖裁的工序依次為沖孔，切開(kāi)彎曲，落料。以此為依據(jù)對(duì) 工件進(jìn)行系統(tǒng)排樣并繪制排樣圖。排樣圖的繪制遵從以下三點(diǎn)： （1）排樣時(shí)要避免沖壓過(guò)程中凸模與凸模之間距離太近，導(dǎo)致零件局部變形。 （2）搭邊值要合理，不能出現(xiàn)毛刺飛邊等現(xiàn)象。 （3）如果采用多排樣式，應(yīng)該預(yù)留空工位方便組裝拆卸，防止發(fā)生因應(yīng)力集中導(dǎo) 致的模具損毀 4。 圖 2.3 排樣圖 2.3.3 材料利用率 材料利用率表示為零件實(shí)際使用面積所占大小與毛胚料整體的面積大小之間的比 例，常用 表示： 總 =總 100% 式中： 總 材料利用率； n 總 沖裁件的數(shù)目； A 沖裁件的實(shí)際面積/mm

37、2； B 板料寬度/mm； L板料長(zhǎng)度/mm； 采用分塊法近似計(jì)算沖壓件的面積： A=3.142929-3.141414=2025.3(mm2) 帶料長(zhǎng)度： L=58+1.2=59.2(mm) 7 帶料寬度： B=61(mm) 材料利用率： 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 8 9 3 模具主要工藝參數(shù)計(jì)算 3.1 沖壓力參數(shù)的計(jì)算 3.1.1 沖裁力計(jì)算 沖裁力指在上模座和下模座的相對(duì)位移中，將沖裁零件與毛胚料分離所需的力。 它的大小與毛胚材料的高度，所要沖壓毛胚料的物理特性及所需零件的最大外形尺寸 有關(guān)聯(lián)。在應(yīng)用簡(jiǎn)易平刃口模具實(shí)現(xiàn)沖壓的時(shí)候，實(shí)際沖裁力 F 表示為：

38、 (3-1) 式中： F沖裁力/N; L 沖裁件最大外形輪廓尺寸，mm； t 毛胚料的厚度，mm； Q235 的抗剪切強(qiáng)度，MPa； Q235-A 的抗剪切強(qiáng)度如下表 3.1 所示。 表 3.1 常用材料剪切強(qiáng)度表 材料牌號(hào) b/MPa Q195 255310 Q215 265330 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235-A 305375 由表可得，Q235-A 最大抗剪切強(qiáng)度為 375Mpa。根據(jù) GB856 可知沖壓所需毛胚 料的厚度為 1.50mm（t=1.50mm） ，單次最大沖壓外形輪廓尺寸值為 182.12mm，計(jì)算 得 F=182.121.5375102442.5N5。 3.

39、1.2 卸料力、推料力、頂料力的計(jì)算 在沖壓階段中會(huì)發(fā)生沖壓毛胚料的塑性形變以及毛胚料與沖壓凸凹模間隙的剮蹭， 會(huì)另沖壓后的沖孔部分的邊角料緊緊的固定在凸模刃口表面。所以將被緊壓在刃口表 面上的毛胚料取下的力稱為卸料力；將在沖模方向上卡在凹模孔中的沖壓廢棄料推出 的力稱為推料力；將沖裁件或著廢棄輔料至模具腔孔內(nèi)的力與沖裁方向相反的力稱作 頂料力。 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 10 （1）卸料力的計(jì)算 6 F 卸 k 卸 F (3-2) 式中： F 沖裁力， N； F 卸 脫料力， N； k 卸 卸料力系數(shù)，見(jiàn)表 3.2。 由上式可得 F 卸 =

40、0.05102442.5=5122.13（N） （2）推料力的計(jì)算 F 推 nk 推 F (3-3) 式中： F 沖裁力， N； n 同時(shí)卡住的工件或廢料，n=1； F 推 推料力， N； k 推 推料力系數(shù)，見(jiàn)表 3-2。 由上式可得 F 推 0.055102442.5=5634.34 （N） （3）頂料力的計(jì)算 F 頂 k 頂 F (3-4) 式中： F 沖裁力， N； F 頂 頂料力， N； k 頂 頂料力系數(shù)，見(jiàn)表 3-2。 由上式可得 F 頂 0.06102442.5=6146.

41、55 （N） 表 3.2 為卸料力、推件力和頂件力系數(shù)表。 表 3.2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 /mm k 卸 k 推 k 頂 0.1 0.065-0.075 0.1 0.14 0.10.5 0.045-0.055 0.063 0.08 鋼 0.52.5 0.04-0.05 0.055 0.06 2.56.5 0.03-0.04 0.045 0.05 6.5 0.02-0.03 0.025 0.03 11 （4）總沖壓力的計(jì)算 卸卸FF (3-5) =1

42、19345.51（N） 3.2 沖壓壓力中心 多工位級(jí)進(jìn)模具的壓力中心是指同時(shí)完成不同工序時(shí)各個(gè)凸模組合力的作用幾何 中心。為了保證沖壓設(shè)備的正常工作應(yīng)該使得壓力中心與模座中心重合，否則，會(huì)使 沖模和沖壓設(shè)備滑塊產(chǎn)生偏心載荷，致使滑塊與軌道之間產(chǎn)生較大的摩擦力，使得模 具導(dǎo)向零件加快損壞，減少模具和沖壓設(shè)備的使用年限。 模具的壓力中心可以根據(jù)以下原則確定： 1、全對(duì)稱零件取其幾何中心。 2、軸對(duì)稱圖形零件，壓力中心與零件中心軸線重疊。 3、如果零件形狀復(fù)雜、可以通過(guò)對(duì)多孔模具和級(jí)進(jìn)模具壓力中心的解析計(jì)算， 得到模具的壓力中心，計(jì)算公式如下。 (3-6) (3-7)

43、 通過(guò)解析法計(jì)算壓力中心時(shí)，首先繪制凹模形狀圖，如圖 4-2 所示。在圖中， XOY 坐標(biāo)系建立在圖對(duì)稱的中心線上，根據(jù)幾何圖形將輪廓分解為 L1L3 三條基本 線，并通過(guò)解析的方法得到模具壓力中心坐標(biāo)。有關(guān)計(jì)算如表 4-4 所示。 圖 3.1 壓力中心坐標(biāo)分析 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 12 表 3.3 壓力中心的計(jì)算 各工位壓力中心的坐標(biāo)值/mm 沖壓輪廓尺寸 L/mm X Y L1=87.92 0 0 L2=20 33.2 0 L3=174.12 118.4 0 合計(jì) 282.04 75.45（取 75） 0 得其壓力中心坐標(biāo)值為（75，0） 7。 13

44、 4 凸凹模設(shè)計(jì) 4.1 沖裁間隙 凹凸模之間的距離大小叫做沖裁間隙。沖裁間隙設(shè)計(jì)的不合理，將會(huì)減少模具的 耐疲勞性，耐磨損性等性能。所以，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，計(jì)算沖裁間隙是必不可少的步驟。 尺寸精度是由現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)之中實(shí)際生產(chǎn)的長(zhǎng)度去除基本尺寸所獲取的數(shù)值，這個(gè)數(shù)值越 接近零，那么就證明其可靠性越好，如果這個(gè)數(shù)值過(guò)大，那么則需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。 這個(gè)數(shù)值是由凹凸模之間的相對(duì)位置誤差及其自身的尺寸偏差所決定的。在現(xiàn)實(shí)生活 中，一個(gè)模具的實(shí)際使用年限是受到各種方面因素干擾的，而在這其中，最影響最大 的就是沖裁間隙。如果沖裁間隙過(guò)小凸凹模之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致模具的不正常損耗。 反之則會(huì)出現(xiàn)零件飛邊，毛刺過(guò)多，

45、發(fā)生塑性變形等現(xiàn)象，影響成品質(zhì)量 8。 根據(jù)之前的討論，在本次設(shè)計(jì)中要充分的考慮到間隙大小對(duì)實(shí)際使用過(guò)程中所造 成的影響。選取合適的數(shù)值，確保合理的設(shè)計(jì)，這是本次設(shè)計(jì)之中的重點(diǎn)。結(jié)合材料 特性在本次設(shè)計(jì)中將選用最小間隙距離。表 4.1 為金屬材料沖裁間隙值。 表 4.1 金屬材料沖裁間隙值 據(jù)表可選用沖裁間隙值為 0.15mm。 4.2 凸模與凹模刃口尺寸計(jì)算 刃口尺寸計(jì)算原則有以下三點(diǎn)： （1）根據(jù)凸模尺寸可設(shè)計(jì)出落料模尺寸，同理沖孔模設(shè)計(jì)時(shí)要以凸模尺寸為基 礎(chǔ)。 （2）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用凹模與凸模之間會(huì)有磨損產(chǎn)生，使得落料件的外形輪廓 尺寸會(huì)越來(lái)越大，沖孔的直徑逐漸的變小。所以凹模設(shè)計(jì)一般用

46、下極限偏差尺寸而凸 模設(shè)計(jì)用上極限偏差尺寸。 （3）由于摩擦的因素，這將導(dǎo)致沖裁模在實(shí)際生產(chǎn)之中會(huì)不斷的磨損，這導(dǎo)致 配合精度的降低，所以在設(shè)計(jì)之初就要考慮好這個(gè)問(wèn)題所帶來(lái)的影響，提前設(shè)計(jì)出合 理的數(shù)據(jù)，增加模具的使用年限 9。 刃口間隙表如表 4.2 所示。 小間隙 中間隙 大間隙 高碳鋼、 T8A、T10A、65Mn （ 0.080.12）t （ 0.120.15）t （0.150.18）t 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 14 表 4.2 刃口間隙 查表得刃口間隙值：凸模公差-0.02，凹模公差 0.03。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凸模刃口尺寸如下： 沖孔凸模刃口尺寸：

47、 (4-1)0()pdx 落料凸模刃口尺寸： (4-2)min0(D)dpZ 式中： dd 沖孔凹模的刃口尺寸，mm; Dp 落料凸模的刃口尺寸，mm; x 磨損系數(shù)，查表 4-3 得 =0.50； 零件的公差，mm，見(jiàn)表 4.3； Zmin 最小間隙，mm，見(jiàn)表 4.4； d 凹凸模生產(chǎn)偏差， mm。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凹模刃口尺寸如下： 沖孔凹模刃口尺寸： (4-3)min0()ddxZ 落料凹模刃口尺寸： (4-4) Db 式中： dp沖孔凸模的刃口尺寸，mm;

48、 Dd落料凹模的刃口尺寸，mm; D落料輪廓大小，mm ; d沖孔輪廓大小，mm ; 磨損系數(shù)，查表 4.3 得 =0.50； 工件公差，mm，見(jiàn)表 4.3； Zmin最小間隙，mm，見(jiàn)表 4.4； d凹凸模生產(chǎn)偏差， mm。 基本尺寸 凸模公差 凹模公差 3080 -0.020 0.030 15 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算凹模刃口尺寸如下： 沖孔凹模刃口尺寸： (4-5)min0()ddxZ 落料凹模刃口尺寸： (4-6)0Dbd 式中： dp沖孔凸模的刃口尺寸/mm; Dd落料凹模的刃口尺寸/mm; D落料輪廓大小/mm ; d沖孔輪廓大小/mm ; 磨損

49、系數(shù)，查表 4.3 得 =0.50； 工件公差/mm，見(jiàn)表 4.3； Zmin最小間隙/mm，見(jiàn)表 4.4； d凹凸模生產(chǎn)偏差/mm。 沖 28.00mm的中心孔時(shí)，由上式計(jì)算得： 沖孔凸模刃口尺寸： ；00.2.2(28.5)81p md 沖孔凹模刃口尺寸： 。.3.03 切開(kāi)彎曲時(shí)(切口 8mm)，由上式計(jì)算得： 切口凹模刃口尺寸： ；00.2.2(0.)d 切口凸模刃口尺寸： 。.338581p 沖 58.00mm的落料孔時(shí)，由上式計(jì)算得： 落料凸模刃口尺寸： ;00.2.2(.)574pDm 落料凹模刃口尺寸： 。.3309d 表 4.3 為磨損系數(shù)表，表 4.4 為推薦用雙面大間

50、隙。 表 4.3 磨損系數(shù) 表 4.4 推薦用雙面大間隙 非圓形 x 值 圓形 x 值 磨損系數(shù) 1.00 0.75 0.50 0.75 0.50 厚度 t/mm 工件公差 1.0 0.16 0.170.35 0.36 1.02.0 0.20 0.210.41 0.42 2.04.0 0.24 0.250.49 0.50 4.0 0.30 0.310.59 0.60 1.03.0 0.220.28 3.06.0 0.240.32 17 圖 4.1 凹模板 4.4 凸模的設(shè)計(jì) 28外舌止動(dòng)墊圈外形相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)材料特性及加工工藝要求，為了滿足凸模 剛度和韌性，所以本次將凸模設(shè)計(jì)成階梯式，便于安裝

51、維修及后期更換。采用一體化 成形銑、一體化成形磨削。 凸模長(zhǎng)度根據(jù)模具結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定，本次設(shè)計(jì)采用固定卸料板和導(dǎo)料板機(jī)構(gòu)，其 長(zhǎng)度計(jì)算公式如下： (4-9) 12350Lhm 上式中,h 1,h2,h3 分別為凸模固定板，卸料板，導(dǎo)料板；15.0020.00mm 為附加長(zhǎng)度， 包括凸模的修模余量，模具閉合時(shí)的安全距離和凸模進(jìn)入凹模的深度等。 經(jīng)計(jì)算凸?？傞L(zhǎng) L=80.00mm。 對(duì)于圓形凸模承載能力的校核公式如下 11： (4-10) 式中： dmin 凸模最小直徑，mm； t 材料厚度，t=1.50mm； 材料抗剪強(qiáng)度，Mpa； 凸模材料的許用

52、壓應(yīng)力，Cr12MoV 的許用壓應(yīng)力為 1200Mpa； 故： 本次設(shè)計(jì)中凸模最小直徑為 8.00mm3.00mm 所以滿足強(qiáng)度要求。 對(duì)圓形截面的凸模失穩(wěn)彎曲強(qiáng)度校核公式如下： (4-11) 式中： d 凸模最小直徑，mm； F 凸模的沖裁力， N； Lmax不產(chǎn)生失穩(wěn)的彎曲極限長(zhǎng)度，mm。 故： 4dmint3m105.4dmin tFdL 2max70mFdL59.720m

53、ax 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 18 本次設(shè)計(jì)中凸模長(zhǎng)度為 80.00mm7.59mm 所以滿足長(zhǎng)度要求。 圖 4.2、圖 4.3、圖 4.4 分別為沖孔凸模、切口打彎凸模、落料凸模的三維圖。 圖 4.2 沖孔凸模 圖 4.3 切口打彎凸模 圖 4.4 落料凸模 4.5 凹模刃口類型 本次設(shè)計(jì)的模具工位較少不用單獨(dú)對(duì)凹模進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用一體化的凹模板。凹模 板上三個(gè)凹?？谛螤钜来螢樾A孔，不規(guī)則方孔，大圓孔。其中大小圓孔分別起到排 料和落料的作用，所以在對(duì)凹模孔設(shè)計(jì)時(shí)采用階梯孔，如下圖 4.1 所示，這樣的設(shè)計(jì) 有利于剝落粘附在凸模刃口的工件和廢料，使其自然

54、脫落不粘帶 12。 圖 4-1 凹模刃口形式 19 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 20 5 模具總體設(shè)計(jì) 5.1 定位零件的設(shè)計(jì) 控制帶料的進(jìn)料方面采用活動(dòng)導(dǎo)料銷和固定導(dǎo)料板來(lái)限制其自由度。帶狀 毛胚料必須確保在進(jìn)給方向和沖壓過(guò)程中，能有兩個(gè)自由度受到限制。一個(gè)限 制在材料進(jìn)給方向，這個(gè)限制是為了確保帶料的步幅長(zhǎng)度恰好是每次送進(jìn)時(shí)的 步距。另一個(gè)是用側(cè)位導(dǎo)料板限制垂直材料的方向，使料板不會(huì)發(fā)生縱向的位 移 13。下圖 5.1 為導(dǎo)料裝置。 圖 5.1 導(dǎo)料裝置 帶料橫向定位裝置：通常，級(jí)進(jìn)模具中的材料側(cè)向定位裝置將使用導(dǎo)向板 來(lái)引導(dǎo)材料，并且導(dǎo)向板更便于操作。 帶料縱向定位裝置：

55、活動(dòng)擋料銷和固定擋料銷可以有效限制毛胚料的步距， 達(dá)到定位的效果。 外孔最初由固定擋料銷定位，并通過(guò)設(shè)置在沖裁凸模上的兩個(gè)導(dǎo)正銷精確 定位。導(dǎo)正銷的目的是消除在進(jìn)給過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，并確保工件相對(duì)位置的 公差。因此，需要使用導(dǎo)正銷來(lái)作精細(xì)的定距。 5.2 卸料板的設(shè)計(jì) 此次沖壓材料選用 Q235-A 材料，料厚 1.50mm，整體質(zhì)量較輕，所需卸料 力較小。所以選擇固定卸料板。固定卸料板運(yùn)行相對(duì)比較平穩(wěn)，安裝方便，便 于拆卸。其厚度根據(jù) JB/T 8066.1-2010 選取 10.00mm。外形尺寸與凹模板同。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 5.3 模柄 根據(jù)此次沖裁零件沖裁力分析

56、選取沖壓設(shè)備的型號(hào) J23-40T，查沖壓設(shè)備型 號(hào)可知模柄的半徑為 25.00mm,模柄厚度為 70.00mm。模柄的高度比模柄的厚度 小 5.0010.00mm，模柄孔的半徑應(yīng)該比模柄的直徑略小。此次多工位級(jí)進(jìn)模具 設(shè)計(jì)中采用壓入式模柄，如圖 5.2 所示。 圖 5.2 模柄 5.4 模架及其他零部件的選用 查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 2855-2008 和 G2861.1-2008 選用沖?；瑒?dòng)導(dǎo)向模座和滑 動(dòng)導(dǎo)向?qū)е?。根?jù)多工位級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)中凹模周界尺寸 250.00mm125.00mm 來(lái)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)上下模座尺寸的選擇。整體結(jié)構(gòu)使用對(duì)角導(dǎo)柱模架，對(duì)角導(dǎo)柱模架 優(yōu)點(diǎn)及主要作

57、用就是減小上模座的下模座在沖裁過(guò)程中發(fā)生傾斜使得壓力中心 偏移所產(chǎn)生的位移誤差。 對(duì)角導(dǎo)柱模架的凹模周界選用范圍為 60.00mm50.00mm- 500.00mm500.00mm。 對(duì)角導(dǎo)柱模架：200125200-01 GB/T 23563.2-2009 ： 上模座尺寸標(biāo)準(zhǔn)：25012540-01 GB/T 2855.1-2008 ； 下模座尺寸標(biāo)準(zhǔn)：25012545-02 GB/T 2855.2-2008 ； 導(dǎo)柱尺寸標(biāo)準(zhǔn)：28150 G2861.1-2008 ； 導(dǎo)套尺寸標(biāo)準(zhǔn)：2810038 G2861.1-2008 ； 模架的最小閉合深度為 195mm 。 其他零部件設(shè)計(jì)： 凸模固

58、定板，凹模板，卸料板，墊板，導(dǎo)料板尺寸根據(jù)毛胚料寬度與所選 模架標(biāo)準(zhǔn)尺寸為參考。其中凸模與凸模固定板之間采用過(guò)度配合的方法，將凸 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 22 模壓入凸模固定板。凸模固定板與上模座之間使用墊板過(guò)度，防止凸模發(fā)生位 移。其余零部件按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用標(biāo)準(zhǔn)件螺栓和銷釘。 本次采用的卸料裝置為固定卸料裝置，卸料板用 10.00mm 厚的 45 鋼制造。 卸料板，導(dǎo)料板與凹模板三者之間用 6 個(gè) GB/T 27-2012 M1260 的六角頭鉸制 孔用螺栓鏈接。 5.5 沖壓設(shè)備的選擇 為了避免在沖裁過(guò)程中沖裁力過(guò)小，致使無(wú)法完成零件的加工過(guò)程或加工 出的零件達(dá)不到

59、技術(shù)要求不能使用。在此采用公稱壓力 F 壓 1.601.80 倍的 沖裁力來(lái)選擇沖壓設(shè)備型號(hào)。綜上所述考慮到待加工零件的精密度要求和沖裁 時(shí)所需的最小沖裁力，最后選用的沖壓設(shè)備型號(hào)為 J23-40T，該沖壓設(shè)備的參數(shù) 見(jiàn)表 5.1。 表 5.1 壓力機(jī)主要參數(shù)表 5.6 壓力機(jī)相關(guān)參數(shù)的校核 模具閉合后其高度不能小于最小安裝尺寸，同理也不能大于最大安裝高度。 其關(guān)系式為： (5-1) min1max10)5HH裝 模 （ 式中： 壓力機(jī)的最小安裝尺寸，mm；min 壓力機(jī)的最大安裝尺寸，mm；ax 型號(hào) J23-40T 公稱壓力（N） 400000 最大傾斜角度（） 20 滑

60、塊行程次數(shù)（次/ 分鐘） 40 滑塊中心線至床身距離 200.00 最大閉合高度 300.00 床身兩立柱距離 305.00 工作臺(tái)尺寸 390.00630.00 滑塊行程 90.00 模柄孔尺寸 50.0075.00 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 壓力機(jī)工作墊板厚度，mm；1H 壓力機(jī)最大裝模高度，mm；max 壓力機(jī)最小裝模高度，mm ；in1 H模具的閉合高度，mm。 故：160.00mm195.00mm200.00mm（滿足閉合高度要求） 。 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 24 6 總結(jié) （1） 從整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，該 28 外舌止動(dòng)墊圈工件采用級(jí)進(jìn)模成形

61、 效率較高。 （2） 拉深采用沖裁彎曲落料連續(xù)沖裁，提高了制件的成形效率。 （3） 對(duì)模具工作部分尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并繪制模具了零件圖及裝 配圖。 （4） 進(jìn)行了壓力機(jī)校核，確定了壓力機(jī)型號(hào)。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 26 參考文獻(xiàn) 1 李煥芳.冷沖壓模具發(fā)展現(xiàn)狀J. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2010 2 周本凱.冷沖壓模具制造技術(shù)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2011 3 閻兵.冷沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)實(shí)例M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2012 4 湯酞?jiǎng)t.冷沖壓模具課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2015 5 孫傳.

62、冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M. 杭州：浙江大學(xué)出版社 .2015 6 王秀鳳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 .2012 7 單春艷.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M. 北京：科學(xué)出版社 .2015 8 于位靈.冷沖壓模具設(shè)計(jì)及典型案例M. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 .2016 9 劉洪賢.冷沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)M. 北京：北京大學(xué)出版社 2012 10 袁地軍.冷沖壓工藝與模具結(jié)構(gòu)M. 北京：人民郵電出版社 .2015 11 徐永禮. 基于 Pro/E 的沖壓復(fù)合模具設(shè)計(jì)探析J. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè).2013 12 Han Fei. Guidance and Examples of Co

63、urse Design for Stamping Die and Plastics Injection MouldM. Harbin Institute of Technology Press.2015. 13 Mahajan P V etal. Design for stampingM. New York ASME.2015. 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 28 致 謝 歷時(shí)幾個(gè)月的時(shí)間，終于將此次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，過(guò)程中也遇到了不少的困 難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。在這里尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文 指導(dǎo)老師董老師，從選題指導(dǎo)、論文框

64、架到細(xì)節(jié)修改，都做出了無(wú)私的指導(dǎo)， 并提出建設(shè)性意見(jiàn)。感謝我們機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的所有授業(yè)恩師， 沒(méi)有這么多知識(shí)的學(xué)習(xí)和沉淀，我也不會(huì)有基礎(chǔ)和信心完成這次設(shè)計(jì)。 另外，在校圖書(shū)館查找資料的時(shí)候，圖書(shū)館的老師也給我提供了很多方面 的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示最衷心的感謝！ 感謝模具設(shè)計(jì)制造研究行業(yè)的各位前輩和學(xué)者們。本文引用了數(shù)位學(xué)者的 研究文獻(xiàn)，各位學(xué)者的研究成果，對(duì)我有莫大的幫助和啟發(fā)， 感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫(xiě)論文的過(guò)程中給我提供了很多素材，還在論 文的撰寫(xiě)和排版過(guò)程中提供熱情的幫助。 謹(jǐn)以此致謝，最后，謝謝百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱的各位老師。由

65、于學(xué)術(shù)水平有限，所寫(xiě)論文難免有不足之處，希望各位老師批評(píng)和指正。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 29 28 外舌止動(dòng)墊圈沖孔落料剪切級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì) 30 附錄 A 外文文獻(xiàn)及翻譯 Improving Performance of Progressive Dies Progressive die stamping is a cost-effective and safe method of producing components. Careful design and construction of dies will ensure optimum performance. A progre

66、ssive die performs a series of fundamental sheet metal operations at two or more stations in the die during each press stroke. These simultaneous operations produce a part from a strip of material that moves through the die. Each working station performs one or more die operations, but the strip must move from the first station through each succeeding station to produce a complete part. Carriers, consisting of one or more strips of material left between the parts, provide movement of the parts f