螺母盒零件沖壓工藝與沖模設計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒 論................................................................................................................3</p><p>　　1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景

2、4</p><p>　　1.2 沖壓工藝介紹5</p><p>　　1.3 沖壓工藝的種類5</p><p>　　1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破6</p><p>　　2 沖裁件的工藝分析9</p><p>　　2.1 工件尺寸精度10</p><p>　　2.2 工件展開長度計算

3、10</p><p>　　3 沖裁工藝方案的確定11</p><p>　　4 模具結構形式的確定13</p><p>　　5 模具總體設計13</p><p>　　5.1 模具類型的選擇13</p><p>　　5.2 操作方式13</p><p>　　5.3 卸料、出件方式

4、14</p><p>　　5.4 確定送料方式14</p><p>　　5.5 確定導向方式15</p><p>　　6 模具設計計算15</p><p>　　6.1 排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率15</p><p>　　6.2 沖壓力的計算19</p><p>　　6.

5、3 壓力中心的確定22</p><p>　　6.4 模具刃口尺寸的計算22</p><p>　　6.5 模具彎曲部分工作尺寸計算25</p><p>　　7 主要零部件設計28</p><p>　　7.1 工作零部件的結構設計28</p><p>　　8 校核模具閉合高度及壓力機有關參數34</p

6、><p>　　8.1 校核模具閉合高度34</p><p>　　8.2 沖壓設備的選定34</p><p>　　9 設計并繪制模具總裝圖及選取標準件35</p><p>　　10 模具的安裝調試36</p><p>　　10.1 模具的安裝調試36</p><p><b>　　參

7、考文獻37</b></p><p>　　摘要：近年來，我國家電工業(yè)的高速發(fā)展對模具工業(yè)，尤其是冷沖模具提出了越來越高的要求，2004年，冷沖模具在整個模具行業(yè)中所占比例已大大上升，據有關專家預測，在未來幾年中，中國冷沖模具工業(yè)還將持續(xù)保持年均增長速度達到15%左右的較高速度的發(fā)展。</p><p>　　沖壓成型是金屬成型的一種重要方法，它主要適用于材質較軟的金屬成型，可以一次

8、成型形狀復雜的精密制件。本課題就是將石化、化工、電力等行業(yè)的法蘭密封結構中的墊片作為設計模型，將冷沖模具的相關知識作為依據，闡述冷沖模具的設計過程。</p><p>　　本設計對螺母盒進行的級進模設計，利用Auto CAD軟件對制件進行設計繪圖。明確了設計思路，確定了沖壓成型工藝過程并對各個具體部分進行了詳細的計算和校核。如此設計出的結構可確保模具工作運用可靠，保證了與其他部件的配合。并繪制了模具的裝配圖和零件圖

9、。</p><p>　　本課題通過對螺母盒的沖壓模具設計，鞏固和深化了所學知識，取得了比較滿意的效果，達到了預期的設計意圖。 </p><p>　　關鍵詞：沖壓模具 沖壓成型 模具設計 金屬成型 </p><p>　　Nut box parts stamping process and die design</p><p>　　Abstr

10、act：In recent years,the rapid development of China's household electrical appliance industry of mold industry,especially Die with the increasing demands put forward in 2004,Die in the proportion of the proportion of

11、the entire mold industry has been greatly increased,experts predict,In the next few years, China will continue to maintain industrial Die average annual growth rate reached 15% of the high rate of development. In the nex

12、t few years, China will continue to maintain industrial Die</p><p>　　Keywords: Stamping die Stamping Molding Die Diesign Metal Forming </p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　

13、1.1 模具行業(yè)的發(fā)展現狀及市場前景</p><p>　　現代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場總體上供不應求，市場需求量維持在600億至650億美元，同時，我國的模具產業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機遇。近幾年，我國模具產業(yè)總產值保持13%的年增長率（據不完全統計，2004年國內模具進口總值達到600多億，同時，有近200個億的出口），到2005年模具產值預計為600億元，模具及模具標準件出口將從現在的每年90

14、00多萬美元增長到2005年的2億美元左右。單就汽車產業(yè)而言，一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元，而當汽車更換車型時約有80%的模具需要更換。2003年我國汽車產銷量均突破400萬輛，預計2004年產銷量各突破500萬輛，轎車產量將達到260萬輛。另外，電子和通訊產品對模具的需求也非常大，在發(fā)達國家往往占到模具市場總量的20%之多。目前，中國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數約50多萬。1999年中國模具工業(yè)總產值已達245億

15、元人民幣。工業(yè)總產值中企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。</p><p>　　1.2 沖壓工藝介紹</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(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同

16、屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。</p><p>　　全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分是經過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量沖壓件。</p><p>　　沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、

17、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔、凸臺等。</p><p>　　冷沖壓件一般不再經切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。</p><p>　　沖壓是高效的生產方法，采用復合模，尤其是多工位級

18、進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產。生產效率高，勞動條件好，生產成本低，一般每分鐘可生產數百件。</p><p>　　1.3 沖壓工藝的種類</p><p>　　沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的

19、條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產中，常常是多種工序綜合應用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 </p><p>　　沖壓用板料的表面和內在性能對沖壓成品的質量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 </p><p>　

20、　在實際生產中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質量和高的合格率。</p><p>　　模具的精度和結構直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質量的重要因素。模具設計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產準備時間。</p><p>　　模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產)、復

21、合模、多工位級進模(供大量生產)，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產的先進沖壓技術合理地應用于小批量多品種生產。</p><p>　　沖壓設備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產率

22、的自動沖壓生產線。</p><p>　　在每分鐘生產數十、數百件沖壓件的情況下，在短暫時間內完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設備和質量事故。因此，沖壓中的安全生產是一個非常重要的問題。 </p><p>　　1.4 沖壓行業(yè)阻力和障礙與突破 </p><p>　　阻力一：機械化、自動化程度低</p><p>　　美國6

23、80條沖壓線中有70%為多工位壓力機，日本國內250條生產線有32%為多工位壓力機，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應用卻為數不多；中小企業(yè)設備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴重；封頭成形設備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的5~10倍，多數企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術在我國的推廣應用；液壓成形，尤其是內高壓成形，設備投資大，國內難以起步。</p><p>　　突破點：加速技術改

24、造</p><p>　　要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面，結合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應向單機連線自動化、機器人沖壓生產線，特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產線的技術改造，使盡早達到當今國際水平。而隨著微電子技術和通訊技術的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術基礎。應加速發(fā)展數字化柔性成形技術、液壓成形技術、高精度復合化成形技術以及適

25、應新一代輕量化車身結構的型材彎曲成形技術及相關設備。同時改造國內舊設備，使其發(fā)揮新的生產能力。</p><p>　　阻力二：生產集中度低</p><p>　　許多汽車集團大而全，形成封閉內部配套，導致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復建設，難以滿足專業(yè)化分工生產，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散

26、，集中度僅39.2%。</p><p>　　突破點：走專業(yè)化道路</p><p>　　迅速改變目前“大而全”、“散亂差”的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際上有競爭實力的沖壓零部件供應商。</p><p>　　阻力

27、三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套</p><p>　　目前，我國汽車薄板只能滿足60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm以上)等都依賴進口。</p><p>　　突破點：所用的材料應與行業(yè)協調發(fā)展</p><p>　　汽車用鋼板的品種應更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽

28、車輕量化的理性材料，擴大應用已勢在必行。</p><p>　　阻力四：科技成果轉化慢先進工藝推廣慢</p><p>　　在我國，許多沖壓新技術起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形成生產力。先進沖壓工藝應用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉化、推廣速度慢。技術開發(fā)費用投入少，導致企業(yè)對先進技術的掌握應用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內企業(yè)大部分仍采用

29、傳統沖壓技術，對下一代輕量化汽車結構和用材所需的成形技術缺少研究與技術儲備。</p><p>　　突破點：走產、學、研聯合之路</p><p>　　我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產、學研聯合體，科研難以做大，成果不能盡快轉化為生產力。所以應圍繞大型開發(fā)和產業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術支持，企業(yè)為應用基地，形成產品、設備、材料、技術的企業(yè)聯合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新

30、，又能迅速產業(yè)化的良性循環(huán)。</p><p>　　阻力五：大、精模具依賴進口</p><p>　　當前，沖壓模具的材料、設計、制作均滿足不了國內汽車發(fā)展的需要，而且標準化程度尚低，大約為40%~45%，而國際上一般在70%左右。</p><p>　　突破點：提升信息化、標準化水平</p><p>　　必須用信息化技術改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于

31、大力推廣CAD/CAM/CAE一體化技術，特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(CAE)。加速我國模具標準化進程，提高精度和互換率。力爭2005年模具標準件使用覆蓋率達到60%，2010年達到70%以上基本滿足市場需求。 </p><p>　　阻力六：專業(yè)人才缺乏</p><p>　　業(yè)內掌握先進設計分析技術和數字化技術的高素質人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車

32、行業(yè)中具備沖壓知識和技術和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進行工程設計，掌握設計權、投資權，我方沖壓技術人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。</p><p>　　突破點：提高行業(yè)人員素質</p><p>　　這是一項迫在眉睫的任務，又是一項長期而系統的任務。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內外市場、具有現代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進技術、

33、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。</p><p><b>　　2沖裁件的工藝分析</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><b>　　2.1 工件材料</b></

34、p><p>　　由圖1-1分析知：工件材料采用08AL。08AL是優(yōu)質碳素結構鋼的一種，一般用作冷沖壓薄板鋼中的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板,其命名規(guī)則類同碳素結構鋼，其兩位數字表示鋼中平均碳質量分數的萬倍，即“08”表示鋼中平均碳質量分數為0.08%，“A”表示質量等級，“L”為“拉”字的漢語拼音首字母，表示其拉伸性能好。主要力學性能(試件尺寸25mm)：正火930℃、σs=185 MPa、σb=325Mpa、σ5/%≥3

35、3、硬度(未熱處理)131HB。</p><p>　　主要用于制造4mm以下的各種冷沖壓構件，如車身、駕駛室、各種儀表及機器外殼等。</p><p>　　2.2 工件結構形狀</p><p>　　工件結構形狀相對簡單，2 個彎曲，有2個異形孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，料厚為1.2mm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。</p&

36、gt;<p>　　2.3 工件尺寸精度</p><p>　　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IT14級精度，普通沖裁完全可以滿足要求。</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><p>　　2.4 工件展開長度計算</p><p><b>　　中性

37、層的確定</b></p><p>　　由于中性層的長度在彎曲變形前后不變，其長度就是彎曲件坯料展開尺寸的長度。而欲求中性層長度就必須找到其位置，用曲率半徑表示。中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r、變薄系數等因素有關，在實際生產中為了使用方便，通常采用下面的經驗公式來確定中性層的位置： </p><p>　　式中：——中性層半徑；r——彎曲件內彎半徑；</p>&

38、lt;p>　　x為中性層位移系數，其值件下表：表-2</p><p>　　從彎曲件圖可以看到：圓角半徑都為r=2mm，板料厚度t=1.2mm，查表-2得x=0.36，則中性層半徑為：</p><p>　　2、毛坯展開尺寸的計算</p><p>　　由于圓角半徑r>0.5t，所以毛坯展開長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開長度的總和，即。彎曲件有

39、2個彎曲，分別為L1和L2，分別計算為：</p><p><b>　　=102.45mm</b></p><p><b>　　=47.12mm</b></p><p>　　所以工件展開長度L1取102.5，L2取47.1mm。</p><p>　　畫出工件展開圖如圖1.4：</p>&

40、lt;p>　　圖2.4 工件展開圖</p><p>　　3 沖裁工藝方案的確定</p><p>　　方案一：先沖孔，再彎曲，后落料。單工序模生產。</p><p>　　方案二：沖孔-彎曲-落料級進沖壓。級進模生產。</p><p>　　方案三：落料-彎曲-沖孔復合模沖壓。復合模生產。</p><p>　　表3-1

41、 各類模具結構及特點比較</p><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

42、案三只需一副模具，制件精度和生產效率都較高，且工件最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最佳。</p><p>　　4 模具結構形式的確定</p><p>　　級進模是指在條料的送料方向上，具有

43、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，送進的距離即等于步距。</p>

44、<p><b>　　5 模具總體設計</b></p><p>　　5.1 模具類型的選擇</p><p>　　由沖壓工藝分析可知，采用級進模方式沖壓，所以模具類型為級進模。</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

45、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>　　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

46、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

47、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。

48、 </p><p>　　

49、工件平直度較高，料厚為1.2mm相對較薄，卸料力較大，雖然彈壓卸料模具比剛性卸料模具方便，操作者可以看見條料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，但設計力求簡單，可采用剛性卸料。</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

50、><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模或縱向送料的落料模、復合模。</p>

51、<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，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

52、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>　　根據以上方案比較并結合模具結構形式和送料方式，為提高模具壽命和工件質量，該級復合模采用對角側導柱模架的導向方式，即方案一最佳。</p><p><b>　　6 模具設計計算</b></p><p>　　6.1 排樣、計算條料寬度、確定步距、材料利用率&

53、lt;/p><p>　　6.1.1 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><

54、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直排最佳。</p><p>　　6.1.2 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

55、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=3mm, 由于采用側刃定距，工件之間的橋連接放在工件中間，所以工件與側邊之間不取搭邊值。條料是

56、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＋2b1）0△ 公式（5-1）</p><p>　　式中 Dmax—條料寬度方向沖裁件的最大尺寸；</p><p>　　a1---沖裁件之間的搭邊值；</p><p>　　b1---側刃沖切得料邊定距寬度；（其值查表6）

57、可得△=1.0mm。</p><p>　　△—板料剪裁下的偏差；（其值查表5）可得△=0.6mm。</p><p>　　B0△=102.5＋2×1</p><p>　　=104.50-0.60mm</p><p>　　故條料寬度為104.5mm。</p><p>　　表6-1 搭邊值和側邊值的數值</

58、p><p>　　表6-2 普通剪床用帶料寬度偏差△（mm）</p><p>　　表6-3 側刃沖切得料邊定距寬度b1（mm）</p><p>　　6.1.3 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。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。<

59、;/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（5-2）</p><p>　　Dmax零件橫向最大尺寸，

60、a1搭邊</p><p><b>　　S＝47.1＋3</b></p><p><b>　?。?0.1mm</b></p><p>　　排樣圖如圖5-1所示。</p><p><b>　　圖6-1 排樣圖</b></p><p>　　6.1.4 計算材料

61、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。</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><

62、;b>　　B—條料寬度；</b></p><p><b>　　S—步距；</b></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。<

63、;/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>　

64、　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>　　A=3408.5mm2</p><p>　　所以一個步距內的材料利用率</p><p>　　Η=Ａ／BS

65、15;100% 公式（5-2）</p><p>　　=3408.5／104.5×50.1×100%</p><p><b>　　=65.1%</b></p><p>　　根據計算結果知道選用直排材料利用率可達65.1%，滿足要求。</p><p>　　6.2 沖壓力的計算</p>&

66、lt;p>　　6.2.1 沖裁力和彎曲力的計算</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>　　

67、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；</b></p><p>　　τb—材料抗剪強度；</p><p><b>　　Ｋ—系數；</b></p><p>　　L=102.5

68、×2+22.1×2=249.2mm</p><p>　　系數Ｋ是考慮到實際生產中，模具間隙值的波動和不均勻，刃口磨損、板料力學性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310~380Ｍpa,取τb=380Mpa</p><p><b>　　所以</b></p>

69、;<p><b>　　F=KLtτb</b></p><p>　　=1.3×249.2×1.2×380</p><p>　　=147725.76N</p><p>　　根據計算，模具沖裁力為147.8KN。</p><p>　　彎曲力是指彎曲件在完成預定彎曲時所需要的壓力機施加

70、的壓力，是設計沖壓工藝過程和選擇設備的重要依據之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機械性能、彎曲方法和模具結構等多種因素有關，理論分析方法很難精確計算，在實際生產中常按經驗公式進行計算。</p><p>　　1）自由彎曲時的彎曲力公式</p><p>　　V形彎曲件： ； U形彎曲件：；</p><p>　　式中：、——自由彎曲力；B——彎曲件的寬度；t—

71、—彎曲件厚度；r——內圓彎曲半徑；——彎曲材料的抗拉強度；K——安全系數，一般取1.3。</p><p>　　2）、校正彎曲力公式</p><p>　　式中：——校正力；——單位面積上的校正力，Mpa，見表-3；A——彎曲件被校正部分的投影面積，mm2。</p><p>　　表-3 單位校正彎曲力 單位（MPa）</p><p><b

72、>　　3）計算</b></p><p>　　本彎曲件彎曲部分，2處U形彎曲，2處V形彎曲。08AL鋼的</p><p><b>　　V形彎曲力：</b></p><p><b>　　=×2</b></p><p><b>　　=5704N</b>&l

73、t;/p><p><b>　　V形彎曲力：</b></p><p><b>　　F1==3327N</b></p><p>　　F1==5323.5N</p><p>　　所以總的彎曲力F=14354.5N</p><p>　　6.2.2 卸料力的計算</p>&l

74、t;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

75、）</p><p><b>　　FX=KXF</b></p><p>　　=0.04×147.8KN=5.9KN</p><p>　?。↘X 、KD為卸料力系數，其值查表7可得）</p><p><b>　　所以總沖壓力</b></p><p>　　FZ=F+FX+

76、FD</p><p>　　=147.8KN+5.9KN+14.4N</p><p><b>　　=168.1KN</b></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—63。</p><p>　　表6-4 卸料力、推件力和頂件力系數</p><p>

77、　　6.3 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，沖模的壓力中心

78、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><p>

79、　　Y0=（L1y1＋L2y2＋……Lnyn ）/（L1＋L2＋…＋Ln）公式（5-8）</p><p>　　由于該工件在X和Y方向上高度對稱，所以壓力中心為（0，0）。</p><p>　　6.4 模具刃口尺寸的計算</p><p>　　6.4.1 沖裁間隙分析</p><p>　　根據JB/Z271——86規(guī)定，沖裁間隙是指凸，凹模刃口間

80、隙的距離，用符號C表示，其值可為正也可為負，在普通沖裁模中均為正值。它對沖裁件的斷面質量有極其重要的影響，此外，沖裁間隙還影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。因此，沖裁間隙是沖裁工藝與模具設計中的一個非常重要的工藝參數。</p><p>　　1）、間隙對沖裁件尺寸精度的影響</p><p>　　沖裁件的尺寸精度是指沖裁件的實際尺寸與基本尺寸的差值，差值越小，則精度越高，

81、這個差值包括兩方面的偏差，一是沖裁件相對于凸模或凹模的偏差，二是模具本身的制造偏差。</p><p>　　2）、間隙對模具壽命的影響</p><p>　　模具壽命受各種因素的綜合影響，間隙是也許模具壽命諸因數中最主要的因數之一，沖裁過程中，凸模與被沖的孔之間，凹模與落料件之間均有摩擦，而且間隙越小，模具作用的壓應力越大，摩擦也越嚴重，所以過小的間隙對模具壽命極為不利。而較大的間隙可使凸模側

82、面及材料間的摩擦減小，并延緩間隙由于受到制造和裝配精度的限制，出現間隙不均勻的不利影響，從而提高模具壽命。</p><p>　　3）、間隙對沖裁工藝力的影響</p><p>　　隨著間隙的增大，材料所受的拉應力增大，材料容易斷裂分離，因此沖裁力減小。通常沖裁力的降低并不顯著，當單邊間隙在材料厚度的5~20%左右時，沖裁力的降低不超過5~10%。間隙對卸料力推料力的影響比較顯著。間隙增大后，

83、從凸模里卸料和從凹模里推料都省力當當單邊間隙達到材料厚度的15~25%左右時的卸料力幾乎為零。但間隙繼續(xù)增大，因為毛刺增大，又將引起卸料力、頂件力迅速增大。</p><p><b>　　4）、間隙值的確定</b></p><p>　　由以上分析可見，凸、凹模間隙對沖裁件質量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。因此，設計模具時一定要選擇合理的間隙，以保證沖裁件的斷面質

84、量、尺寸精度滿足產品的要求，所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質量，沖裁力、模具壽命等方面的要求確定的合理間隙并不是同一個數值，只是彼此接近?？紤]到模具制造中的偏差及使用中的磨損、生產中通常只選擇一個適當的范圍作為合理間隙，只要間隙在這個范圍內，就可以沖出良好的制件，這個范圍的最小值稱為最小合理間隙Cmin，最大值稱為最大合理間隙Cmax?？紤]到模具在使用過程中的磨損使間隙增大，故設計與制造新模具時要采用最小合理間隙值Cmin。<

85、/p><p>　　確定合理間隙的方法有經驗法、理論確定法和查表法。</p><p>　　根據近年的研究與使用的經驗，在確定間隙值時要按要求分類選用。對于尺寸精度，斷面垂直度要求高的制件應選用較小的間隙值，對于垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應以降沖裁力、提高模具壽命為主，可采用較大的間隙值。其間隙暫取厚度的12%，所以由公式：</p><p>　　Zmin=厚度

86、5;12% 公式（5-9）</p><p><b>　　取中間間隙可得：</b></p><p>　　Zmin=1×12%=0.12mm</p><p>　　由于工件形狀較簡單，所以可分別加工凹、凸模。</p><p>　　6.4.2 落料尺寸</p><p><b>　　落

87、料尺寸大小為：</b></p><p>　　為保證沖出合格沖件。沖裁件精度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IT14級精度，所以X取0.5.</p><p>　　460-0.24 DA=( Dmax－△x) +0.020=(46－0.24×0.5) +0.020=45.88 +0.0

88、20</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(45.88－0.24) 0-0.02=45.640-0.02</p><p>　　400-0.24 DA=( Dmax－△x) +0.020=(40－0.24×0.5) +0.020=39.88 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(39.88

89、－0.24) 0-0.02=39.640-0.02</p><p>　　33.50-0.24 DA=( Dmax－△x) +0.020=(33.5－0.24×0.5) +0.020=33.38 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(33.38－0.24) 0-0.02=33.140-0.02</p><p>　　

90、25.10-0.12 DA=( Dmax－△x) +0.020=(25.1－0.12×0.5) +0.020=25.04 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(25.04 －0.24) 0-0.02=24.8 0-0.02</p><p>　　15.750-0.12 DA=( Dmax－△x) +0.020=(15.75－0.12&

91、#215;0.5) +0.020=15.69 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(15.69 －0.24) 0-0.02=15.45 0-0.02</p><p>　　140-0.12 DA=( Dmax－△x) +0.020=(14－0.1×0.5) +0.020=13.95 +0.020</p><p>　

92、　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(13.95 －0.24) 0-0.02=13.71 0-0.02</p><p>　　12.50-0.06 DA=( Dmax－△x) +0.020=(12.5－0.06×0.5) +0.020=12.47 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(12.47 －0.24) 0-0.02=12

93、.23 0-0.02</p><p>　　90-0.06 DA=( Dmax－△x) +0.020=(9－0.06×0.5) +0.020=8.97 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(8.97 －0.24) 0-0.02=8.73 0-0.02</p><p>　　30-0.03 DA=( Dmax－

94、△x) +0.020=(3－0.03×0.5) +0.020=2.98 +0.020</p><p>　　DT=( DA－Zmin) 0-0.02=(2.98－0.24) 0-0.02=2.76 0-0.02</p><p>　　6.5 模具彎曲部分工作尺寸計算</p><p>　　6.5.1 凸模圓角半徑</p><p>　　當彎

95、曲件的相對彎曲半徑r/t較小時，取凸模圓角半徑等于或略小于工件內側的圓角半徑r，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑rmin。由前面所述，該工件的相對彎曲半徑等于最小相對彎曲半徑，那么，凸模的圓角半徑應等于工件內側圓角半徑，即=2mm。</p><p>　　6.5.2 凹模圓角半徑</p><p>　　凹模圓角半徑的大小不會直接影響到彎曲件的圓角半徑，但是過小的凹模圓角半徑會使彎矩的彎曲力臂

96、減小，毛坯如凹模困難，會擦傷毛坯表面。另外，凹模兩側的圓角半徑必須相等，否則會引起板料偏移。在實際生產中通常根據材料厚度選取凹模圓角半徑：當 ； ； 。由于采取級進模彎曲，且r=3mm，因此，取=3mm。</p><p>　　6.5.3 凹模深度</p><p>　　凹模深度要適當，若過小則彎曲件兩端自由部分太長，工作回彈大，不平直；若深度過大則凹模過高，浪費模具材料并需要較大的壓力機工作

97、行程。</p><p>　　對于U型彎曲件，如果彎曲件直邊較長，凹模深度可以小于工件高度，凹模深度值見下表：</p><p>　　表-4 彎曲U型件的凹模深度（mm）</p><p>　　凹模的具體尺寸見凹模零件圖。</p><p>　　6.5.4 凸、凹模的間隙</p><p>　　V形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠

98、調整壓力機的閉合高度來控制的。但在模具設計中，必須考慮到要使模具閉合時，模具的工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質量。</p><p>　　U形件彎曲時必須合理確定凸、凹模之間的間隙，間隙過大則回彈大，工件的形狀和尺寸誤差增大。間隙過小會加大彎曲力，使工件厚度減薄，增加摩擦，擦傷工件并降低模具的壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計算：</p><p><b>　　；&

99、lt;/b></p><p>　　式中：Z/2——凸、凹模的單面間隙；t——板料厚度的基本尺寸；</p><p>　　△——板料厚度的正偏差；</p><p>　　C——根據彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數，其值按表4-16選取。</p><p>　　表-5 間隙系數C值（單位mm）</p><p>　　當工件

100、精度要求較高時，間隙值應適當減小，可以取Z/2=t。</p><p>　　查有關資料板料厚度的正偏差為 </p><p><b>　　由公式可得：</b></p><p>　　6.5.5 U形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差</p><p>　　凸、凹模工作部分尺寸主要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當工件標注外形尺

101、寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上；當工件標注內形尺寸時，應以凸模為基準件，間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應根據工件尺寸、公差、回彈情況以及模具的磨損規(guī)律而定。</p><p>　　1）彎曲件標注外形尺寸</p><p><b>　　凹模尺寸為 </b></p><p>　　凸模尺寸為 （或凸模尺寸按凹模實際尺寸配制，保重單面間隙

102、Z/2）</p><p>　　2) 彎曲件標注內形尺寸</p><p><b>　　凸模尺寸為 </b></p><p>　　凹模尺寸為 （或凹模尺寸按凸模實際尺寸配制，保重單面間隙Z/2）</p><p>　　式中：L——U形彎曲件基本尺寸，mm；、——凸、凹模工作部分尺寸，mm；——彎曲件公差，mm；、——凸、

103、凹模制造公差，選用IT7~IT9級精度，mm；Z/2——凸、凹模單面間隙。</p><p>　　由彎曲件圖可以看出彎曲件標注外形尺寸，且彎曲件未標注尺寸公差，則按未按公差IT14級來處理，查表得彎曲件公差，凹模制造公差，選用IT9級精度，凸模制造公差，選用IT8級精度。</p><p><b>　　凹模尺寸為</b></p><p>　　L1=

104、(40.4-0.75×1.356)</p><p><b>　　=39.383mm</b></p><p>　　L2=(69.4-0.75×1.356)</p><p><b>　　=68.383mm</b></p><p><b>　　凸模尺寸為</b>&

105、lt;/p><p>　　L1=(38+0.75×1.356)</p><p><b>　　=39.017mm</b></p><p>　　L2=(67+0.75×1.356)</p><p><b>　　=68.017mm</b></p><p><b&

106、gt;　　7 主要零部件設計</b></p><p>　　7.1 工作零部件的結構設計</p><p>　　7.1.1. 凹模洞的類形</p><p>　　常用凹模洞口的類形如圖6所示：</p><p><b>　　圖 6</b></p><p>　　其中圖a、b、c為直筒式刃的凹模，

107、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</p>&

108、lt;p>　　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=12mm，周邊為1mm?！　?lt;/p><p>　　7.1.2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

109、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><b>　　凹模的厚度為:</b></p><p>　　1+ kb (≥15)</p><p>　　凹模壁厚度為c=(1.5～2)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

110、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=0.45×102.5=46.125mm 取H=50mm</p><p>　　7.1.3 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

111、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用對角導柱模架導、導柱安裝在后側，有偏心裁荷時容易歪斜，滑動不夠平穩(wěn)，可從左右前三個方向關料操作比較方便。常用于一般要求的小型工件的沖裁和拉深模。所選模架的結構及尺寸關系如圖8所示：</p><p&

112、gt;　　L =300mm B=280mm 上模座：300×280×40 下模座300×280×60</p><p>　　導柱，32×190 導套 32×105×43 Hmax=210 Hmin=170mm 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

113、><p><b>　　2．模柄</b></p><p>　　模柄有多種形式，要根據模具的結構特點，選用模柄的形式模柄的直徑根據所選壓力機的模柄孔徑確定，模柄可根據《實用模具技術手冊》P201頁選擇，經查閱各種模柄的特點，選用壓入式模柄，這種模柄應用比較廣泛壓入模柄的結構和尺寸，可參表11-10制造，表中B型模柄中間有孔可按裝打料桿，用壓力機的打料模桿進行打料，模柄的結構及

114、尺寸關系如圖9所示。</p><p><b>　　圖 9</b></p><p>　　d=30 D=32 D1=42mm</p><p>　　h=78mm h2=30mm h1=5mm</p><p>　　b=2mm a=0.5mm d1(H7)=6+0.012 d2=11mm</p>

115、<p><b>　　3、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，</

116、p><p><b>　　4．彈頂和推出裝置</b></p><p>　　彈頂裝置由彈簧元件組成裝于模具的下面通過頂桿起到推料的作用，彈頂裝置通常在壓力機的工作臺孔中，彈頂裝置結構形式見表11-26《實用模具技術手冊》，具體結構及尺寸見裝配圖及零件圖所示，見圖表（10）設計模具時選用橡膠。</p><p>　　5、導向裝置（導柱 導套）</p