康明斯汽車發(fā)動機排氣歧管墊片沖壓模具設計【沖孔落料復合?！?沖孔落料復合模,康明,汽車發(fā)動機,排氣,歧管,墊片,沖壓,模具設計,沖孔,復合 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 B070203 姓 名 李超 學 號 B07020310 外文出處Expert Systems With Applications 34(2008)1586-1598 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月11日 附錄B外文翻譯—譯文部分 沖壓成型鉚釘?shù)淖詣踊O計系統(tǒng) 摘要： 這篇論文論述了沖壓成型鉚釘自動化設計系統(tǒng)。為預先設計的語言和數(shù)據(jù)基礎提供了有利條件， 這個系統(tǒng)能夠計算輸出沖壓成型鉚釘主要部分的設計，例如鉚釘上表面，下表面和沖切座，在上面使用者輸入設計的沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻妫ㄩ_的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)和次要的部分如彎曲，滑槽，限動座。這個鉚釘設計系統(tǒng)是建立在CATIA V5之上，利用它固有的模塊化，包括局部設計，自動設計和草圖繪制，對話框語言。我們的系統(tǒng)也包括一個推理核心和人機交互界面。我們用沖壓成型鉚釘為了主要外部板料的凸緣和外部板料的機罩作為固態(tài)實體來展示我們的系統(tǒng)。實踐證明我們的系統(tǒng)能提高質(zhì)量和縮短設計時間，減少成本。 1.引言： 沖壓部分，例如機座，機身和門點，都被廣泛用在自動化工廠。為了制造商的驅(qū)動在今天的競爭市場被提出來。這個發(fā)展是一個載體需要在高效和有用滿足客戶要求的方式被執(zhí)行的過程。鉚釘設計是整體設計過程中極限決定性的一部分。有三種沖壓模，基本的過程是：繪制鉚釘，切削鉚釘，給鉚釘卷刃。以前許多沖壓模是為了自動化設計大的和復雜的板金，沖壓模設計過程是很費時的。 近來，由于電子計算機技術和3D CAD軟件的高速發(fā)展，3D CAD軟件已被廣泛用在設計繪制鉚釘上實際模型在設計時提供了一個直覺感受和固定的鉚頭實體，它基本上節(jié)約了時間。然而大多3D CAD軟件為了建立一個實際模型僅僅有給使用者提供幾何尺寸的例子這種功能，但缺點是沒能開發(fā)一種強大的設計知識庫，必需在設計方面幫助工程設計人員。 因此，自動化設計系統(tǒng)有所發(fā)展，全世界許多研究者對知識庫和智能化設計系統(tǒng)進行了開發(fā)。Myung and Han (2001)在外形設計方案的基礎上開發(fā)出了專家系統(tǒng)，這個系統(tǒng)允許使用者在3D環(huán)境下進行機械產(chǎn)品的設計。為船的設計Roh and Lee (2006)擬制了一種船體結(jié)構模型系統(tǒng)，它的開發(fā)使用了C++和建立在3D CAD軟件上。Lee, Hsu, and Su (1999)為了冷鍛壓使用Auto-LISP開發(fā)出了參數(shù)化計算機輔助設計系統(tǒng)。為了提高制作模型過程時的效率，Kong et al. (2003)在Solid Works基礎上用Visual C++開發(fā)出了界面自然的3D塑料注塑模設計系統(tǒng)。為了3D墊圈的生產(chǎn)Chu, Song, and Luo(2006)在CATIA中用CAA開發(fā)出了參數(shù)化計算機輔助設計系統(tǒng)。 在沖壓鉚釘設計部分，Cheok and Nee (1998)在AutoCAD下開發(fā)出了一種帶狀知識庫設計系統(tǒng)。利用局域網(wǎng)和CAD軟件的便利，為了自動生成最佳的鉚釘面設計在鉚釘面成型的參數(shù)基礎上，Pilani, Narasiman, Maiti, Singh, and Date (2004)擬制了一種方案。Ismail, Chen, and Hon (1996)用一般的CAD軟件開發(fā)出了一種標準件的漸進沖壓工具。在板金使用上Singh and Sekhou(1999)開發(fā)出一種穿孔機床終端專家系統(tǒng)，它使用Auto-LISP和建立在AutoCAD上的。為了金屬材料成型中的零件工序計劃，Tisza(1995)在AutoCAD上開發(fā)出了專家系統(tǒng)。 雖然沖壓成型鉚釘?shù)脑O計過程是極其復雜和需要大量的專業(yè)知識，但是為了沖壓成型鉚釘這篇論文的意圖還是開發(fā)出了一種自動化設計系統(tǒng)。利用了多功能的鉚釘設計語言，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和集成3D CAD軟件環(huán)境，我們的系統(tǒng)能夠輸出繪制鉚釘?shù)闹饕脑O計部分，如上表面，下表面和沖切座，在上面使用者輸入設計的沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)和次要的部分如彎曲，滑槽，限動座。實踐證明我們的系統(tǒng)用高效的方式能在沖壓成型鉚釘?shù)闹饕糠值钠鸬礁哔|(zhì)量設計。 2.沖壓成型鉚釘?shù)脑O計： 2.1 沖壓成型鉚釘?shù)耐庑卧O計 沖壓成是一種冷作過程在平整的金屬表面無大的損傷，微細的，或是無裂縫下傷鉆一個槽穴(Wick, Benedict, & Veilleux, 1984)。經(jīng)典地是，在沖壓成型鉚釘?shù)耐庑卧O計中有兩個組成部分。第一個組成部件是標準的組成部件包括滑動板，定位工具和支撐板，它是第三部必需的。另一種是主要的組成部件包括上表面，下表面和沖切座，如圖1所示。主要的部件不同于從一種沖壓到另一種。它們也傾向于客戶的需求。因此，這篇論文側(cè)重沖壓成型鉚頭的主要部件的設計。 圖1 繪制螺釘主要部件的結(jié)構圖：(a)上表面 （b）沖切面 （c）底座 2.2 設計沖壓成型鉚釘?shù)闹饕考? 許多沖壓成型鉚釘是一次性的。因此，設計者們帶著專業(yè)的需求和預先的打算，考慮為了提供最佳的鉚釘設計去滿足客戶的需要。多數(shù)鉚釘結(jié)構很復雜，沖壓成型鉚釘?shù)闹饕考O計過程由三個部分組成：鉚釘設計信息，框架結(jié)構設計和特征設計。鉚釘設計信息是設計系統(tǒng)需要信息最少的設計部分，包括沖割線信息，鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，壓力的數(shù)據(jù)。 沖割線是未加工材料周圍的線。雖然大多未加工材料形狀是矩形，但還有一些是不規(guī)則的矩形，為了節(jié)省成本或是提高它們的可成形性。鉚釘?shù)某叽缛Q于沖割線。 圖二 鉚釘繪制中機罩底板的圖解資料：（a）極角和空白線（b）螺釘表面 鉚釘?shù)娜忻?，敞開的穿孔線，如圖2所示。鉚釘?shù)娜忻姘óa(chǎn)品的形狀，齒頂，沖壓焊縫和結(jié)合面。這個產(chǎn)品形狀是沖壓過程后的最終目的。而齒頂，繪制焊縫和結(jié)合面過去有利于沖壓過程。另外，敞開的穿孔線把鉚釘面分為兩部分，正好直接作為下表面和沖切座的外部形狀。 壓力的數(shù)據(jù)是鉚釘設計過程中，涉及機床所需要的數(shù)據(jù)，其包括壓力機床的沖程量，滑座的較低的沉靜指數(shù)，模墊的大小，“T”型槽的尺寸和的位置，墊銷的行程，墊銷孔的徑向位置?！癟”型槽可以用做定位指數(shù)。設置墊銷孔的目的是當成形完成時允許墊銷把板件金屬從鉚頭上推出。 鉚釘結(jié)構的設計：在這個階段，主要部分的大體結(jié)構確定下來，包括大小，鉚釘面的厚度，預留結(jié)構，板條導向座和上表面肋結(jié)構，下表面和沖割面。 以上表面肋結(jié)構設計為例，它的設計準則如下： 任一肋的距離超過300mm。 肋不能放在墊枕的“T”型槽上。 肋必須放在止動座的下面。 肋不能妨礙任一墊銷孔。 技術要求如下： 外部肋的厚度和肋邊穿孔線長是40mm。 里面的肋是30mm。 特征結(jié)構的設計：在這個階段確定了所有的支撐結(jié)構，包括導向，墊銷，彎鉤，制動器座，安全區(qū)域，“U”型凹槽，輔助版，三角形肋和板件支撐座上的凹槽，下表面和上表面。以一種彎鉤設計為例，它的設計準則如下： 四個彎鉤上表面，下表面和板件支撐座上。 考慮到鉚釘?shù)囊苿臃€(wěn)定性，因此，彎鉤放在零件的方角上。 為了上表面和板件支撐座上每一個彎鉤必須支持最少55%構件的重量。下表面三個彎鉤必須要支持鉚釘?shù)目傊亓俊? 圖3所示它的設計工序說明。 圖三 螺栓的一種彎鉤的設計標準 3.系統(tǒng)組成 接受所要設計的信息和用戶合理的需求，在設計導向和準則的基礎上這個系統(tǒng)能完成鉚釘主要部件的設計。圖4所示系統(tǒng)的體系結(jié)構。包括設計知識庫，設計數(shù)據(jù)庫，CAD軟件，推理機構和交互式對話框。每一部分詳細敘述如下： 3.1 交互式對話框 交互式對話框提供給用戶一種高效靈活便捷的方式。我們的系統(tǒng)對話框允許用戶輸入文字和圖解信息。這個對話框也給用戶展示了最后的設計。這個對話框輸入文字信息將挑選壓力機床，導向機床，彎鉤，止動座，而當輸入圖解信息將改變鉚釘面，敞開的穿孔線和沖切線。 3.2 推理機構 推理機構是該系統(tǒng)的中心部分。在用戶投入的基礎上為生成實體結(jié)構主要部件的設計是準確的。這個機構包括四個單元：模型生成，亞成分選擇器，樣型圖表和推理協(xié)調(diào)程序。代替用戶使用的交互式方式，實體模型的參數(shù)通過這個系統(tǒng)自動計算。因此，實體模型通過3D CAD自動生成。事實上在模型生成時出現(xiàn)的錯誤，系統(tǒng)將自動發(fā)送錯誤信息給用戶。 亞成分選擇器是決定質(zhì)量，位置和在約束和公式的設計基礎上通過從總設計信息里推出的亞成分的大小。在這個系統(tǒng)里亞成分選擇器有227個約束和公式。 造型計算表是為亞成分造型準確而做的。亞成分的種類和大?。í毩?shù)）確定以后，以設計表為準造型計算表可能調(diào)出放在亞成分的造型里。在這個系統(tǒng)造型計算表有328種造型種類。 模型生成是在設計參數(shù)基礎上為生成亞成分的3D實體模型而確定的，如種類，質(zhì)量，位置和大小，還有用在造型中的幾何運算。在該系統(tǒng)里計算圖表有42個不同的造型運算和135樣特征。 推理協(xié)調(diào)人員的工作在推理機構上協(xié)調(diào)其它三個單元。用戶輸入設計信息以后，推理協(xié)調(diào)人員在他們的設計基礎上開始設計沖壓鉚釘?shù)闹饕Y(jié)構。為了每一個亞成分，這種亞成分不是通過用戶精確確定而是通過亞成分選擇器確定的。亞成分選擇器也用來確定質(zhì)量，位置和亞成分的大小。這時，造型計算圖表開始計算亞成分的造型，觸動生成器完成亞成分實體模型的設計。 西南科技大學高等教育自學考試 畢業(yè)設計（論文）任務書 題目名稱 汽車發(fā)動機渦輪增壓器墊片復合模設計 學生姓名 蔣莉 準考證號 070114366427 題目來源 □教師科研 ■社會實踐 □實驗室建設 □其他 題目類型 □理論研究 □應用研究 ■設計開發(fā) □其它 選題背景及目的 模具業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)是先進制造技術的重要組成部分，也標志著一個國家的工業(yè)水平以及產(chǎn)品開發(fā)能力。沖壓工藝具有：1生產(chǎn)效率高；2精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；3材料利用率；4操作簡便等優(yōu)點，適合大批量自動生產(chǎn)等優(yōu)點。 汽車發(fā)動機墊片在汽車發(fā)動機當中起到至關重要的作用。隨著汽車市場的需求日益增大，汽車個個部件的需求量也隨之增大，大批量的生產(chǎn)，是該零件生產(chǎn)模式的必然選擇。 故通過沖壓模具來成形的發(fā)動機墊片零件具有典型的代表性，具有較好的應用價值。本設計能夠使學生的專業(yè)能力、方法能力，都會得到極大提高，能較好的促進學生的設計能力，分析和解決實際問題的能力，為以后的實際工作打下良好的基礎。 工作任務及要求 任務：對汽車發(fā)動機渦輪增壓器墊片進行工藝分析，并設計出一套可靠的模具。 設計要求： 1、沖壓件工藝性分析，確定總體方案；完成材料選取及尺寸精度的相關分析。 2、工藝尺寸計算，完成排樣設計，工藝力壓力機公稱壓力的確定，刃口尺寸計算。 3、模具結(jié)構設計，確定模具類型定位與卸料方式及模架的選取。 4、主要零部件的設計，完成工作零部件的結(jié)構及定位零件的設計。 5、最終完成整套模具的設計。要求模具設計符合現(xiàn)代模具企業(yè)規(guī)范，結(jié)構合理，運動平穩(wěn)、安全、可靠，能完成250000次合格產(chǎn)品批量的生產(chǎn)任務。 6、完成整套沖壓模具的設計：要求用AUTO或UG畫出模具零件三維圖、二維工程圖及總裝圖，制圖要符合最新國家機械制圖標準GB/T 4458.1-2002。 7、設計任務量：論文（不低于1.5萬字），要求思路清晰、論述充分、語句通順、格式圖表編排規(guī)范。裝配圖及零件圖（折合圖紙不低于2.5張A0），演講文稿。 時間安排 1、開題報告： 2015年 04 月 22 日至 2015年 05 月 20 日 2、完成初稿： 2015年 05 月 21 日至 2015年 08 月 26 日 3、答 辯： 2015年 08 月 28 日至 2015年 09 月 16 日 以上內(nèi)容由指導教師填寫 指導教師簽 字 教師姓名： 年 月 日 助學點審核 審核意見： 組長簽字： 年 月 日 學生接受任務簽字 接受任務時間： 年 月 日 學生簽名： 西南科技大學高等教育自學考試 畢業(yè)設計（論文）申報表 學生姓名 蔣莉 性別 女 年齡 20 準考證號 070114366427 學生住址 宜賓職業(yè)技術學院現(xiàn)代制造工程系 聯(lián)系電話 18380808246 畢業(yè)設計（論文）題目名稱 汽車發(fā)動機渦輪增壓器墊片沖壓模設計 擬請指導教師 郭晟 指導教師職稱 講師 指導教師電話 13881396969 指導教師單位 宜賓職業(yè)技術學院現(xiàn)代制造工程系 選題背景及目的 模具業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)是先進制造技術的重要組成部分，也標志著一個國家的工業(yè)水平以及產(chǎn)品開發(fā)能力。沖壓工藝具有：1生產(chǎn)效率高；2精度高，質(zhì)量穩(wěn)定；3材料利用率；4操作簡便等優(yōu)點，適合大批量自動生產(chǎn)等優(yōu)點。 汽車發(fā)動機墊片在汽車發(fā)動機當中起到至關重要的作用。隨著汽車市場的需求日益增大，汽車個個部件的需求量也隨之增大，大批量的生產(chǎn)，是該零件生產(chǎn)模式的必然選擇。 故通過沖壓模具來成形的發(fā)動機墊片零件具有典型的代表性，具有較好的應用價值。本設計能夠使學生的專業(yè)能力、方法能力，都會得到極大提高，能較好的促進學生的設計能力，分析和解決實際問題的能力，為以后的實際工作打下良好的基礎。 工作任務及要求 任務：對汽車發(fā)動機渦輪增壓器墊片進行工藝分析，并設計出一套可靠的模具。 設計要求： 1、沖壓件工藝性分析，確定總體方案；完成材料選取及尺寸精度的相關分析。 2、工藝尺寸計算，完成排樣設計，工藝力壓力機公稱壓力的確定，刃口尺寸計算。 3、模具結(jié)構設計，確定模具類型定位與卸料方式及模架的選取。 4、主要零部件的設計，完成工作零部件的結(jié)構及定位零件的設計。 5、最終完成整套模具的設計。要求模具設計符合現(xiàn)代模具企業(yè)規(guī)范，結(jié)構合理，運動平穩(wěn)、安全、可靠，能完成250000次合格產(chǎn)品批量的生產(chǎn)任務。 6、完成整套沖壓模具的設計：要求用AUTO或UG畫出模具零件三維圖、二維工程圖及總裝圖，制圖符合國標GB/T4457.4—2002。 7、設計任務量：論文（不低于1.5萬字），要求思路清晰、論述充分、語句通順、格式圖表編排規(guī)范。裝配圖及零件圖（折合圖紙不低于2.5張A0），演講文稿。 時間安排 1、開題報告： 2015年 04 月 22 日至 2015年 05 月 20 日 2、完成初稿： 2015年 05 月 21 日至 2015年 08 月 26 日 3、答 辯： 2015年 08 月 28 日至 2015年 09 月 16 日 助學中心評審意見 主考院校評審意見 西南科技大學高等教育自學考試 畢業(yè)設計（論文）進度檢查及成績評定表 日期 工作內(nèi)容 執(zhí)行情況 指導教師簽字 15.4.22-15.5.20 查閱文獻資料，完成選題報告 15.5.21-15.6.20 工藝分析、模具設計和尺寸計算 15.6.21-15.8.27 繪制零件圖，撰寫畢業(yè)設計說明書 15.8.28-15.9.16 完成PPT的制作，準備答辯 學生姓名 蔣莉 專業(yè)班級 模具11304 準考證號 070114366427 成績匯總 評分項目 評分 比例（%） 分數(shù) 總分 指導教師評分 40 評閱教師評分 30 答辯小組評分 30 指導教師畢業(yè)設計（論文） 過程評語 評分 簽字： 年 月 日 評閱教師畢業(yè)設計（論文） 成果評語 評分 簽字： 年 月 日 答辯組畢業(yè)設計 （論文） 答辯評語 評分 簽字： 年 月 日 主考院校評審意見 蓋章 年 月 日 4 畢業(yè)設計（論文） 康明斯汽車發(fā)動機排氣歧管墊片 沖壓模具設計 摘 要 本設計為一康明斯汽車發(fā)動機排氣歧管墊片的冷沖壓模具設計，根據(jù)設計零件 的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模 具結(jié)構方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和裁板，計算沖壓力和壓力中心， 初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進 行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中 在結(jié)構設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、 沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計， 并且在結(jié)構設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè) 設計。 關鍵詞：模具 沖裁件 凸模 凹模 凸凹模 Abstract The design for a plate of cold stamping die design, according to the size of the design components, materials, mass production, etc., the first part of the process of analysis to determine the blanking process planning and die structure of the program, and then through the process design calculations, determine the nesting and cutting board, calculate the pressure and pressure washed centers, primary presses, computing convex and concave Die Cutting Edge dimensions and tolerances, the final design selection of parts and components, to press for checking, drawing die assembly drawings, as well as Mold processing technology of the main parts to the preparation procedures. In which the structural design, primarily to the punch and die, punch and die, positioning parts, unloading and out of pieces of equipment, mold, pressing equipment, fasteners, etc. has been designed, for the selection of some components are standard parts , there is no in- depth design, and structural design, while some parts for the processing process analysis and ultimately to complete this graduation project. KEY WORD: mold stamping parts punch die punch and die 目錄 第一章 緒言 ................................................................................................................................................1 第一節(jié) 材料的工藝分析 .............................................................................................2 第二節(jié) 材料選擇 .........................................................................................................3 第三節(jié) 工件結(jié)構形狀 .................................................................................................3 第二章 沖裁工藝方案的確定 ..................................................................................................................5 第三章 模具總體設計 .................................................................................................................................6 第一節(jié) 模具類型的選擇 .............................................................................................6 第二節(jié) 操作與定位方式 .............................................................................................6 第三節(jié) 卸料、出件方式 .............................................................................................6 第四節(jié) 確定送料方式 .................................................................................................7 第五節(jié) 確定導向方式 .................................................................................................7 第四章 模具工藝參數(shù)確定 .......................................................................................................................8 第一節(jié) 排樣設計與計算 .............................................................................................8 第二節(jié) 搭邊值的確定 .................................................................................................8 第三節(jié) 進距與條料寬度計算 .....................................................................................9 第四節(jié) 材料利用率的計算 .......................................................................................11 第五章 計算沖壓力與壓力機的初選 .................................................................................................12 第一節(jié) 沖裁力 Fp的計算 ..........................................................................................13 第二節(jié) 卸料力 Fq1的計算 .........................................................................................13 第三節(jié) 頂件力 Fq2的計算 .........................................................................................13 第四節(jié) 總的沖壓力 F 的計算 ..................................................................................14 第五節(jié) 壓力機的初選 ...............................................................................................14 第六章 模具壓力中心的確定 ...............................................................................................................15 第七章 沖裁模間隙的確定 ....................................................................................................................16 第一節(jié) 沖裁間隙 Z ...................................................................................................16 第二節(jié) 沖裁間隙分析 ...............................................................................................16 第八章 凹、凸模刃口尺寸的計算 ......................................................................................................18 第一節(jié) 刃口尺寸計算的基本原則 ...........................................................................18 第二節(jié) 刃口尺寸的計算 ...........................................................................................18 第九章 主要零部件的設計 ....................................................................................................................21 第一節(jié) 工作零件的設計與計算 ...............................................................................21 第二節(jié) 橡膠的選用 ...................................................................................................28 第三節(jié) 模架及其零件的設計 ...................................................................................29 第十章 校核模具閉合高度及壓力機有關參數(shù) .............................................................................30 第一節(jié) 閉合高度的計算 ...........................................................................................30 第二節(jié) 沖壓設備的選定 ...........................................................................................31 第十一章 模具的總體裝配 ..................................................................................................................31 設計總結(jié) .........................................................................................................................................................33 參考文獻 .........................................................................................................................................................34 致謝 ...................................................................................................................................................................35 1 第一章 緒言 目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后，主要原因是我國在沖壓 基礎理論及成形工藝，模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè) 發(fā)達國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命，效率、加工精度、生產(chǎn)周期等 方面與發(fā)達國家的模具相比差距相當大。例如，精密加工設備在模具加工設備中的 比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛 等等，致使相當一部分大型，精密、復雜和長壽命的模具依賴進口。 隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，沖壓加工作為現(xiàn)代工業(yè)領域 內(nèi)重要的生產(chǎn)手段之一，更加體現(xiàn)出其特有的優(yōu)越性。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于市 場競爭日益激烈，產(chǎn)品性能和質(zhì)量要求越來越高，更新?lián)Q代的速度越來越快，沖壓 產(chǎn)品正朝著復雜化，多樣化高、性能、高質(zhì)量方向發(fā)展，模具也正朝著復雜化，高 效率、高精度、長壽命方向發(fā)展。隨著計算機技術和制造技術的迅速發(fā)展，沖壓模 具設計與制造技術正由手工設計，依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術向以計算機輔 助設計（CAD） ，數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設計與制造 （CAD/CAM） 技術轉(zhuǎn)變。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(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/E、I- DEAS、Euclid-IS等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C- Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并且成功應用于沖壓模的設計中。 未來沖壓模具的發(fā)展趨勢: 模具行業(yè)在今后的發(fā)展中，首先要更加關注其產(chǎn)品結(jié)構的戰(zhàn)略性調(diào)整，使結(jié)構 復雜、精密度高的高檔模具得到更快的發(fā)展。我們的模具行業(yè)要緊緊的跟著市場的 需求發(fā)展。沒有產(chǎn)品的需求、產(chǎn)品的更新?lián)Q代，就沒有模具行業(yè)的技術進步，也就 沒有模具產(chǎn)品的上規(guī)模、上檔次。如汽車生產(chǎn)中90％以上的零部件，都要依賴模具 成型，在電子產(chǎn)品中，沖壓件約占80％~85％；在汽車，農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)品中，沖壓件約 占75％~80％；在輕工產(chǎn)品中，沖壓件約占90％以上。此外，在航空及航天工業(yè)生產(chǎn) 2 中，沖壓件也占有很大的比例。在珠三角和長三角，為汽車行業(yè)配套的模具產(chǎn)值增 長達40％左右。而模具技術水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和 新產(chǎn)品的開發(fā)能力。已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志。 其次，要積極推進中西部地區(qū)模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，努力縮小發(fā)達地區(qū)和不發(fā)達地 區(qū)的差距。中西部很多地區(qū)已經(jīng)意識到模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對制造業(yè)的重要作用。如陜 西、四川、河北等模具生產(chǎn)有了很大的發(fā)展，河北興林車身制造集團有限公司作為 河北泊頭地區(qū)的骨干企業(yè)帶動了一片模具企業(yè)的開拓；四川宜賓普什模具有限公司 憑借強有力的資金投入，將在未來寫下新的篇章。 第三，要積極推進模具企業(yè)特別是國有企業(yè)的體制的創(chuàng)新，轉(zhuǎn)換經(jīng)營機制，大 力發(fā)展混合所有制經(jīng)濟，明確產(chǎn)權和完善法人治理結(jié)構。充分發(fā)掘企業(yè)發(fā)展的內(nèi)在 動力。要積極推進中、西部地區(qū)工業(yè)基礎較好地區(qū)的制造業(yè)大中型企業(yè)主輔分離， 使其模具車間、分廠在不太長的時間里，采用多種有效實現(xiàn)形式，轉(zhuǎn)換機制，大力 發(fā)展產(chǎn)權明晰、獨立自主經(jīng)營，適應市場運作和模具生產(chǎn)快速反應的現(xiàn)代專業(yè)模具 企業(yè)，培養(yǎng)能代表行業(yè)水平的“龍頭” 企業(yè)，帶動地區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。 第一節(jié) 材料的工藝分析 沖壓是利用安裝在沖壓設備（主要是壓力機）上的模具對材料施加壓力，使其 產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方 法。沖壓通常是在常溫下對材料進行變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件， 所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸 屬于材料成型工程。 工件名稱：康明斯汽車發(fā)動機排氣歧管墊片 工件簡圖：如圖 1.1 所示 生產(chǎn) 批量：大批量 材料：Q235 厚度：2mm 工件精度：IT14 3 圖 1.1 工件簡圖 第二節(jié) 材料選擇 根據(jù)表 1.1，Q235 為碳素結(jié)構鋼，具有良好的塑性、焊接性以及壓力加工性， 主要用于工程結(jié)構和受力較小的機械零件。綜合評比均適合沖裁加工。 第三節(jié) 工件結(jié)構形狀 工件結(jié)構形狀相對簡單，屬軸對稱結(jié)構，除有一個孔,其余皆為直線，孔與邊緣 之間的距離也滿足要求，可以沖裁。 表 1.1 黑色金屬的力學性能 極限強度 材料名 稱 材料牌 號 材料狀 態(tài) 抗剪 MPa/?抗拉 ab/? 伸長率 %/?屈服強度 MPas/? 彈性模 量 E/MPa Q235 216-304 275-383 32 177 08 255-353 324-441 32 196 186000 10F 216-333 275-412 30 186 10 255-333 294-432 29 206 194000 碳素結(jié) 構鋼 15F 已退火 的 245-363 314-451 28 4 15 265-373 333-471 26 225 198000 20F 275-383 333-471 26 225 196000 2O 275-392 353-500 25 245 206000 25 314-432 329-539 24 275 198000 30 353-471 441-588 22 294 197000 35 392-511 490-637 20 314 197000 40 412-530 511-657 18 333 209000 45 432-549 539-686 16 353 200000 50 432-569 539-716 14 373 216000 表 1.2 部分標準公差值（GB/T1800.3—1998） 公差等級 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 基本尺寸 /μm /mm ＞3～6 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48 ＞6～10 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58 ＞10～18 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.70 ＞18～30 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 ＞30～50 16 25 39 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1.00 ＞50～80 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20 ＞80～120 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 從表 1.1 中查出 Q235 抗拉強度：σ=275～383Mpa 抗剪強度：τ=216～304Mpa 伸長率： δ=32% 分析其力學性能較好，故選擇 Q235 材料。 5 第二章 沖裁工藝方案的確定 該制件的沖裁工序包括落料和沖孔，其沖裁加工有以下三種方案： 方案一：先沖孔，后落料單工序模生產(chǎn)。 方案二：沖孔—落料復合沖壓復合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級進沖壓。級進模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構簡單，投資少，且每次沖裁所需的沖裁力較小，可以解決沖壓 設備噸位不夠的問題。其缺點在于零件的精度難于保證，并且零件比較小，在第二 次沖孔時，準確定位不宜，容易使人受傷，生產(chǎn)率低。 方案二也只需 2 副模具，制件精度和生產(chǎn)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(nèi)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，制造比方案三簡單。 方案三只需一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，精度也能滿足要求，但模具輪 廓尺寸較大，制造復雜，成本較高。 通過對上述三種方案的分析比較,采用方案二復合模是比較合理的。 6 第三章 模具總體設計 第一節(jié) 模具類型的選擇 經(jīng)分析，工件尺寸精度要求不高，形狀較簡單，但工件產(chǎn)量較大，根據(jù)材料厚 度，為保證沖模有較高的生產(chǎn)率，通過比較，決定實行工序集中的工藝方案，彈性 卸料裝置的倒裝復合模具結(jié)構方式。 第二節(jié) 操作與定位方式 一、操作方式 零件的生產(chǎn)批量較大，但合理安排生產(chǎn)可用手工送料方式，提高經(jīng)濟效益。 二、定位方式 因為導料銷和擋料銷結(jié)構簡單，制造方便。且該模具采用的是條料，根據(jù)模具 具體結(jié)構兼顧經(jīng)濟效益，控制條料的送進方向采用導料銷，控制送料步距采用固定 擋料銷。 第三節(jié) 卸料、出件方式 一、卸料方式 剛性卸料與彈性卸料的比較： 剛性卸料是采用固定卸料板結(jié)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(jié)構為倒裝的場合。 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。 工件平直度較高，料厚為 2mm，卸料力不大，由于彈壓卸料模具比剛性卸料模 7 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，故可采用彈性卸料。 二、出件方式 因采用倒裝復合模生產(chǎn)，故采用彈性上出件。 第四節(jié) 確定送料方式 因選用的沖壓設備為開式壓力機，采用橫向送料方式，即由右向左送料。 第五節(jié) 確定導向方式 采用后側(cè)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(cè)，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。 8 第四章 模具工藝參數(shù)確定 第一節(jié) 排樣設計與計算 沖裁件在板料、帶料或條料上的布置方法稱為排樣。排樣的意義在于減小材料 消耗、提高生產(chǎn)率和延長模具壽命，排樣是否合理將影響到材料的合理利用、沖件 質(zhì)量、生產(chǎn)率、模具結(jié)構與壽命。 根據(jù)材料經(jīng)濟利用程度，排樣方法可以分為有搭邊、少搭邊和無搭邊排樣三種， 根據(jù)制件在條料上的布置形式，排樣有可以分為直排、斜排、對排、混合排、多排 等多重形式。 因此有下列三種方案： 方案一：有搭邊排樣 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。 方案二：少搭邊排樣 因受剪切條料和定位誤差的影響，沖件質(zhì)量差，模具壽 命較方案一低，但材料利用率稍高，沖模結(jié)構簡單。 方案三：無搭邊排樣 沖件的質(zhì)量和模具壽命更低一些，但材料利用率最高。 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(zhì)量，該沖件的排樣 方式選擇方案一為佳。考慮模具結(jié)構和制造成本有廢料排樣的具體形式選擇直排最 佳（如圖 5.1 所示）。 第二節(jié) 搭邊值的確定 排樣時零件之間以及零件與條料側(cè)邊之間留下的工藝余料，稱為搭邊。 搭邊的作用是補償定位誤差，保持條料有一定的剛度，保證零件質(zhì)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，有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口，降低模具壽命?；蛴绊懰土瞎?作。搭邊值是廢料，所以應盡量取小，但過小的搭邊值容易擠進凹模，增加刃口磨 損。根據(jù)制件厚度與制件的排樣方法查表 5.1 得： 兩制件之間搭邊值 a1=2mm 9 側(cè)搭邊值 a=2.5mm 表 5.1 搭邊值和側(cè)邊值 手動送料 圓形 非圓形 往復送料 自動送料材料厚 度 t a a1 a a1 a a1 a a1 1 以下 1.5 1.5 2 1.5 3 2 1～2 2 1.5 2.5 2 3.5 2.5 3 2 2～3 2.5 2 3 2.5 4 3.5 3～4 3 2.5 3.5 3 5 4 4 3 4～5 4 3 5 4 6 5 5 4 5～6 5 4 6 5 7 6 2.0 5 第三節(jié) 進距與條料寬度計算 一、送料進距 A 條料在模具上每次送進的距離稱為送料進距，每個進距可沖出一個或多個零件。 A=D+a1 (5.1) 式中 D——平行于送料方向的沖裁件寬度 a1——沖裁件之間搭邊值 模具相對于模架是采用從前往后的縱向送料方式,還是采用從右往左的橫向送料 方式，這主要取決于凹模的周界尺寸。就本模具而言,采用縱向送料方式。 10 圖 5.1 排樣圖 二、條料寬度 B 計算 排樣方式和搭邊值確定以后，條料的寬度也就可以設計出。計算條料寬度有三 種情況需要考慮： 1.有側(cè)壓裝置時條料的寬度。 2.無側(cè)壓裝置時條料的寬度。 3.有定距側(cè)刃時條料的寬度。 有側(cè)壓裝置的模具，能使條料始終沿著導料板送進。 11 圖 5.2 有側(cè)壓裝置時條料的寬度確定 本設計采用的是有側(cè)壓裝置的模具。 所謂條料寬度，是指工件最大極限尺寸加上側(cè)搭邊值。因條料是由板料剪裁下 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 。其計算公式如?? 下： B=[D+2a] （5.2） 0 - △ 式中 B——條料寬度基本尺寸； D——條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸； a——側(cè)搭邊值，查表 5.1； △——條料下料剪切公差； 表 5.2 剪切公差△及條料與導料板之間隙 C（mm） 條料寬度(mm) ≤1 ＞1～2 ＞2～3 ＞3～5條料厚度(mm) △ C △ C △ C △ C ≤50 0.4 0.1 0.5 0.2 0.7 0.4 0.9 0.6 ＞50～100 0.5 0.1 0.6 0.2 0.8 0.4 1.0 0.6 ＞100～150 0. 0.2 0.7 0.3 0.9 0.5 1.1 0.7 ＞150～220 0.7 0.2 0.8 0.3 1.0 0.5 1.2 0.7 根據(jù)零件圖查表 5.2 確定剪料公差及條料與導板之間的間隙△=0.6。 第四節(jié) 材料利用率的計算 一、計算沖壓件面積、周長 12 因為該工件圖由多段圓弧組成，計算周長需要準確的找到各段圓弧的長度，計 算面積也需要準確的找到切點，諸多因素采用人工計算時計算量較大，因此采用三 維輔助軟件可快速準確的計算出面積、周長（如圖 5.3）。 取 F=575.45mm2 L=139.24mm 二、計算材料利用率 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。 材料利用率通常以一個進距內(nèi)制件的實際面積與所用毛坯面積的百分率 η 表示： η=(nF/AB)×100% （5.3） 式中 η——材料利用率（%）； n——沖裁件的數(shù)目； F——沖裁件的實際面積(mm2)；包括工件面積與廢料面積； B——板料寬度(mm)； A——送料進距； 根據(jù)公式(5.3)： η=(5374.35/90×125)×100% ≈47.8% 由此可之，η 值越大，材料的利用率就越高，廢料越少。因此，要提高材料利 用率，就要合理排樣，減少工藝廢料。 第五章 計算沖壓力與壓力機的初選 計算沖裁力是為了選擇合適的壓力機，設計模具和檢驗模具的強度，壓力機的 噸位必須大于所計算的沖裁力，以適宜沖裁的要求，普通平刃沖裁模，其沖裁力 13 一般可以按下式計算：PF Fp=Kp Ltτ =Lt （6.1） 式中 τ——材料抗剪強度（MPa）； L——沖裁周邊總長（mm）； t——材料厚度（mm）； 系數(shù) Kp是考慮到?jīng)_裁模刃口的磨損，凸模與凹模間隙之波動，取 Kp =1.3。 第一節(jié) 沖裁力 Fp的計算 據(jù)圖 5.3 可得一個零件內(nèi)外周邊之和 L=139.24mm。 查碳素結(jié)構鋼的力學性能表知：Q235 的抗剪強度 τ=216Mpa～304Mpa，取 260Mpa，制件厚度 t=2mm，則 根據(jù)公式(6.1)： F p= Kp Ltτ =1.3×2×139.24×260 =59464.43(N) ≈59.5（KN） 第二節(jié) 卸料力 Fq1的計算 Fq1=KxFp （6.2） 式中 Kx——卸料力系數(shù)，查表 6.1 取 Kx＝0.05。 根據(jù)公式（6.2）： F q1= KxFp =0.05×59.5（KN） ≈2.975(KN) 表 6.1 卸料力、推件力和頂件力系數(shù) 料厚 t/mm Kx kt Kd 14 鋼 ≤0.1 ＞0.1～0.5 ＞0.5～2.5 ＞2.5～6.5 ＞6.5 0.065～0.075 0.045～0.055 0.04～0.05 0.03～0.04 0.02～0.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 第三節(jié) 頂件力 Fq2的計算 Fq2= KdFp （6.3） 式中 Kd——頂件力系數(shù)。 查表 6.1 得 Kd＝0.06. 根據(jù)公式（6.3）： F q2= KdFp =0.06×59.5（KN） ≈3.57（KN） 第四節(jié) 總的沖壓力 F 的計算 根據(jù)模具結(jié)構總的沖壓力 F=FP+Fq1+Fq2 =59.5+2.975+3.57 =66.045(KN) 選用的壓力機公稱壓力 P≥（1.1～1.3）F，取系數(shù)為 1.3，則： P≥1.3F=1.3x66.045 (KN)=85.86(KN)。 第五節(jié) 壓力機的初選 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 沖壓設備屬鍛壓機械。常見的冷沖壓設備有機械壓力機。 表 6.2 部分常用開式壓力機的主要技術參數(shù) 15 型號技術參數(shù) 單 位 J23-4 J23-6.3 J23-10 J23-16 J23-25 J23-63 J23-100 滑塊公稱壓 力 KN 40 63 100 160 250 630 1000 滑塊行程次 數(shù) 次 /mm 200 160 135 115 100 70 70 最大閉合高 度 mm 160 170 180 220 250 360 360 閉合高度調(diào) 節(jié)量 mm 35 40 50 60 70 90 90 立柱間距 mm 100 150 180 220 260 250 250 左 右 mm 100 140 170 200 300 300滑塊 地面 尺寸 前后 mm 90 120 150 180 340 340 直 徑 mm 30 50模柄孔尺 寸 深度 mm 50 70 墊塊厚度 mm 35 40 50 60 70 80 90 最大傾斜角 ° 45 35 30 左 右 mm 280 315 360 450 560 630 710工作臺尺 寸 前后 mm 180 200 240 300 360 420 480 根據(jù)沖壓力的計算和壓力中心的計算，選擇開式壓力機的型號為 J23-10。 第六章 模具壓力中心的確定 模具壓力中心是指諸沖壓合力的作用點位置，為了確保壓力機和模具正常工作， 應使沖模的壓力中心與壓力機滑塊的中心相重合。否則，會使沖模和壓力機滑塊產(chǎn) 生偏心載荷，使滑塊和導軌間產(chǎn)生過大磨損，模具導向零件加速磨損，降低了模具 和壓力機的使用壽命。 模具的壓力中心，可按以下原則來確定： 16 1.對稱零件的單個沖裁件，沖模的壓力中心為沖裁件的幾何中心。 2.工件形狀相同且分布對稱時，沖模的壓力中心與零件的對稱中心相重合。 3.各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合力對該軸的 力矩。求出合力 作用點的坐標位置 0，0（x=0,y=0），即為所求模具的壓力中心。 其中 、 、 ……… 分別為各沖裁周邊長度。1L23NL 圖 7.1 壓力中心 按比例畫出零件形狀，選定坐標系 XOY。計算出零件壓力中心為（0，0） 第七章 沖裁模間隙的確定 第一節(jié) 沖裁間隙 Z 指沖裁模中凹模刃口橫向尺寸 DA與凸模刃口橫向尺寸 DT的差值（如圖 8.1）， 是設計模具的重要工藝參數(shù)。 圖 8.1 沖裁間隙 17 第二節(jié) 沖裁間隙分析 一、間隙對沖裁件尺寸精度的影響 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，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。 二、間隙值的確定 凸、凹模間隙對沖裁件質(zhì)量、沖裁工藝力、模具壽命都有很大的影響。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(zhì)量、尺寸精度滿足產(chǎn)品的要求， 所需沖裁力小、模具壽命高，但分別從質(zhì)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(shù)值，只是彼此接近。考慮到模具制造中的偏差及使用中 的磨損、生產(chǎn)中通常只選擇一個適當?shù)姆秶鳛楹侠黹g隙，只要間隙在這個范圍內(nèi)， 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 Zmin，最大值稱為最 大合理間隙 Zmax?？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 Zmin。 確定合理間隙的方法有經(jīng)驗法、理論確定法和查表法。 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。由于理論法在生產(chǎn)中使用不方便，所以常采用查表法來確定間隙值。 根據(jù)間隙表 8.1 查得材料 Q235 的最小雙面間隙 Zmin=0.246mm，最大雙面間隙 Zmax=0.360mm 表 8.1 部分較大間隙的沖裁模具初始雙面間隙 08、10、35、0 9Mn2、Q235 40、50 16Mn 65Mn材料厚 度 m Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 Z 最小 Z 最大 小于 0.5 較小間隙 0.5 0.04 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.040 0.060 0.8 0.072 0.104 0.072 0.104 0.072 0.104 0.064 0.092 1.0 0.100 0.140 0.100 0.140 0.100 0.140 0.90 0.126 18 1.2 0.126 0.180 0.132 0.180 0.132 0.180 1.5 0.132 0.240 0.170 0.240 0.170 0.240 2.0 0.246 0.360 0.260 0.380 0.260 0.380 2.5 0.360 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 3.0 0.460 0.640 0.480 0.660 0.480 0.660 4.0 0.640 0.880 注：08 鋼沖裁皮革、石棉和紙板時，取間隙的 25%。 第八章 凹、凸模刃口尺寸的計算 第一節(jié) 刃口尺寸計算的基本原則 沖裁件的尺寸精度主要取決于模具刃口的尺寸的精度，模具的合理間隙也要靠 模具刃口尺寸及制造精度來保證。正確確定模具刃口尺寸及制造公差，是設計沖裁 模關鍵環(huán)節(jié)。 由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時需要考慮以下原則： 1.落料件尺寸由凹模尺寸決定，沖孔尺寸由凸模尺寸決定。故設計落料模時， 以凹模為基準，間隙取在凸模上；設計沖孔模時，以凸模尺寸為基準，間隙取在凹 模上。 2.考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計落料凹模時，凹?；境叽鐟〕叽绻?差范圍的較小尺寸；設計沖孔模時，凹模基本尺寸應取工件孔尺寸公差范圍的較大 尺寸。 3.確定沖模刃口制造公差時。如果對刃口精度要求過高，增加成本，如果對刃 19 口精度要求過低，會使模具的壽命降低。若工件沒有標注公差，則對于非圓形工件 按國家“非配合尺寸的公差數(shù)值”IT14 級處理，沖?？砂?IT11 級制造；對于圓形 工件按 IT6～IT7 級制造。沖壓件的尺寸公差應按“入體”原則標注單項公差，落料 件上偏差為零，下偏差為負；沖孔件上偏差為正，下偏差為零。 第二節(jié) 刃口尺寸的計算 根據(jù)模具的加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計算方法分為兩種情況。凸模 與凹模分開加工和凸模與凹模配合加工。對于該制件應該選用凸模與凹模分開加工 方法。 凸模與凹模分開加工是指凸模和凹模分別按圖紙加工至尺寸。要分別標注凸模 與凹模刃口尺寸與制造公差。為了保證初始間隙值小于最大合理間隙 Zmax必須滿足 下列條件： minmaxpd Z—??? 或者 、????inmaxd6.0???? ????minax4.0????? 一、沖孔凸、凹模計算 設沖孔尺寸為 根據(jù)以上原則，沖孔時以凸模設計為基準，首先確定凸模刃 ??0 口尺寸，使凸?；境叽缃咏虻扔诠ぜ椎淖畲髽O限尺寸，再增大凹模尺寸以保 證最小合理間隙 Zmin。凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差。其計算公式為： 凸模 d p=(d＋x△) 0- δp 凹模 d d=( ＋Z min)0+ δd ＝(d＋X△＋Z min) 0+ δd 在同一工步中沖出制件兩個以上孔時，凹模型孔中心距 Ld按下式確定： Ld=(Lmin＋0.5△)±0.125△ 式中 dd——沖孔凹?；境叽?mm)； dp——沖孔凸?；境叽?mm)； 20 d——沖孔件孔的最小極限尺寸(mm)； Ld——同一工步中凹模孔距基本尺寸(mm)； Lmin——制件孔距最小極限尺寸(mm)； △——沖孔件孔徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間 尺寸，與工件制造精度有關，可查表 9.1 取值：當工件精度 IT10 以上，取 x=1；當 工件精度 IT11～IT13，取 x=0.75；當工件精度 IT14，則取 x=0.5。 表 9.1 磨損系數(shù) X 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 料厚 t(mm) 工件公差△/mm 1 1～2 2～4 ＞4 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 0.17～0.35 0.21～0.41 0.25～0.49 0.31～0.59 ≥0.36 ≥0.42 ≥0.50 ≥0.60 ＜0.16 ＜0.20 ＜0.24 ＜0.30 ≥0.16 ≥0.20 ≥0.24 ≥0.30 根據(jù)圖 1.1 和表 9.1 查得磨損系數(shù) X 取 0.5，即 X=0.5 設凸、凹模分別按 IT20 和 IT7 級加工制造，所以 凸模： d p =(d+X△) 0- δp =(20+0.75×0.21) 075.? =20.120 075.? 凹模： d d=( dp +Zmin) d?? =(20.120+0.10) 012. =20.220 012.? 二、落料凸、凹模計算 凹模： D d=(D－X△) d??0 凸模： D p=( Dd－Z min) ＝(D－X△－Z min)P??0P?? 式中 Dd——落料凹?；境叽?mm)； Dp——落料凸?；境叽?mm)； 21 D——落料件最大極限尺寸(mm)； ?——落料件外徑公差(mm)； Zmin——凸、凹模最小初始雙面間隙(mm)； X——磨損系數(shù)，是為了使沖裁件的實際尺寸盡量接近沖裁件公差帶的中間 尺寸，與工件制造精度有關。表 9.1 取 X=0.5。 由公差表（1.2）查得：53.5 mm、22.5 mm、13 mm 設凸、凹模分別按074.?052.?036.? IT6 和 IT7 級加工。 所以凹模 53.5 :Dd2=(D2-X )074.?? d??0 =(53.5-0.5×0.74)0+0.021 =53.13+0.021mm 22.5 :Dd2=(D2-X )052.? d??0 =(22.5-0.5×0.52)0+0.021 =22.24+0.021mm 13 :Dd4=(D4-X )036.?? d??0 =(13-0.5×0.36) 03.? =12.82 mm 03.? 凸模 53.5 :Dp2=(Dd2- Zmin)74.0? 0P?? =(53.13-0.04) 013.? =53.09 mm13.0? 13 :Dp4=(Dd4- Zmin)036.?P? =(12.82-0.1) 019.? =12.72 mm. 校核因為 ｜ ｜＋｜ ｜=0.018+0.011=0.029mm1p?2d ｜ ｜＋｜ ｜=0.013+0.021=0.034mm2 ｜ ｜＋｜ ｜=0.016+0.025=0.041mm3p3d ｜ ｜＋｜ ｜=0.019+0.030=0.049mm4?4 Zmax－Z min =0.24-0.132=0.108mm(Zmax、Z min是凸、凹模最大初始雙面間隙，查 22 表 8-1 得 Zmax =0.24、Z min =0.132)滿足｜ ｜＋｜ ｜≤Z max－Z min。p?d 第九章 主要零部件的設計 第一節(jié) 工作零件的設計與計算 一、凹模的結(jié)構設計和外形尺寸計算 1.凹模的結(jié)構設計 凹模：在沖壓過程中與凸模配合直接對沖壓制件進行分離或成形的工作零件。 凹模洞口的類型如圖 10.1 所示，其中 a、b、c 型為直筒式刃口凹模，其特點是 制造方便，刃口強度高，本設計選用 c 型筒口。 圖 10.1 凹模類型 2.外形尺寸計算 凹模結(jié)構分為整體式和鑲拼式兩大類，本設計凹模采用整體式凹模。 凹模厚度： H=Kb(≥15mm) (10.1) 凹模壁厚： C=(1.5～2)H(≥30mm) (10.2) 凹模外形尺寸： B=b+2C (10.3) 式中 b——沖裁件的最大外形尺寸；（mm）； K——系數(shù)，考慮板料厚度的影響（見表 10.1）； H——凹模厚度； C——凹模壁厚； B——凹模外形最大尺寸。 23 表 10.1 系數(shù) K 的數(shù)值 厚度 t/mm b/mm 0.5 1 2 3 ＞3 ＜50 0.3 0.35 0.42 0.5 0.6 ＞50-100 0.2 0.22 0.28 0.35 0.42 ＞100-200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 ＞200 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 根據(jù)圖 1.1 查表 10.1，取 K=0.25，又 b=75mm，則由公式 10.1 和公式 10.2 得： 凹模厚度： H=Kb=0.25×107=26.75mm； 凹模壁厚： C=(1.5～2)H=(1.5～2) ×26.75=40.125～53.5mm 根據(jù)表 10.2 取凹模厚度：H=30mm；取凹模壁厚 C=45mm。 根據(jù)公式（10.2）： B=b+2C =107+2×45 =197mm L=b+2C =30+2×45 =120mm 查表 10.2，選取凹模外形尺寸 L×B=100mm×100mm。 表 10.2 矩形和圓形凹模的外形尺寸(JB/T-6743.1-1994) 矩形凹模的長度和寬度 L×B 矩形和圓形凹模厚度 H 63×50、63×63 10、12、14、16、18、20 80×63、80×80、100×63、100×80、100 ×100、125×80 12、14、16、18、20、22 125×100、125×125、140×80、140×80 14、16、18、20、22、25 140×125、140×140、160×100、160×125 、160×140、200×100、200×125 16、18、20、22、25、28 160×160、200×140、200×160、250×125 、250×140 16、20、22、25、28、32 凹模輪廓尺寸為 100mm×100mm×40mm。 二、沖孔凸模的結(jié)構設計和外形尺寸計算 24 1.凸模的結(jié)構設計 因為零件異行，采用線切割方法進行加工，所以采用整體直通式凸模（如圖 10.3），與凸模固定板采用 H7/m6 配合，按凸模的標準結(jié)構形式與尺寸規(guī)格選取。 2.凸模外形尺寸計算 凸模長度尺寸應根據(jù)模具的具體結(jié)構確定，因為該模具采用的是倒裝式復合模， 采用的是彈壓卸料上出件方式，其總長按相關公式計算： L = H1 + H2 + H + t 式中 H1——凸模固定板厚度；得 H1=0.8×H 凹=0.8×40=32mm。 H2——卸料板厚度查表 10.4； t——材料的厚度； H——沖裁件厚度和凸模進入凸凹模一般 4～10mm。則： L =32+20+6.5+1.5=60mm 凸模強度校核：該凸模不屬于細長桿，強度足夠。 圖 10.3 沖孔凸模尺寸 3.凸模材料的選用 模具刃口要求有較高的耐磨性，并能承受沖裁時的沖擊力，因此應有高的硬度 與適當?shù)捻g性。形狀復雜且壽命要求較高的凸模選用 Cr12、Cr12MoV 等制造。 該凸模材料應選 Cr12MoV，熱處理 58～62HRC。 三、凸凹模的設計和外形尺寸計算 1.凸凹模的結(jié)構設計 凸凹模是復合沖裁中的主要零件。他的內(nèi)外邊緣均為刃口，內(nèi)外邊緣之間的壁 厚取決于沖裁件的尺寸。從強度方面考慮，其壁厚應受最小限制。當模具為正裝結(jié) 構