墊板級進模具設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

墊板級進模具設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,墊板,模具設計,說明書,仿單,cad,solidworks 外文資料翻譯 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 外文出處 附 件 1. 原文； 2. 譯文 2011年3月 熱沖壓模具冷卻系統的設計 摘要： 熱沖壓和高強度鋼材在汽車行業(yè)正越來越受歡迎。熱沖壓是通過加熱和按下推進器水冷工具來實現鋼板高強度的一種工藝，冷卻系統對該工藝的影響很大。本文提出了一種對冷卻管道系統進行優(yōu)化的設計過程,介紹一種在冷卻系統上進行有限元分析與一個特定的進化算法的優(yōu)化程序。通過對每個單獨程序組件進行了優(yōu)化設計,然后讓熱沖壓工藝和thermo-mechanically熱模擬相結合的優(yōu)化方案。 關鍵詞: 熱沖壓、有限元法(FEM),優(yōu)化 1概述 近年來,在不降低安全標準的前提下減輕重量已成為汽車工業(yè)的研究重點。熱沖壓、高強度鋼對此提供了可能性,不但降低重量而且提高了乘車的安全系數。為了達到高強度，利用熱沖壓將高強度鋼加熱奧氏體溫度范圍，然后對其進行迅速冷卻，馬氏體轉變發(fā)生。在熱沖壓工藝中,工件的溫度必須保持在200°C以上，實現高強度。到目前為止,很少有對冷卻系統進行研究的熱沖壓模具。 本文介紹了一種系統化的設計方法,熱沖壓工具與冷卻系統達到最佳而快速。在這個例子中,冷卻系統進行了優(yōu)化幫助進行有限元分析與一個特定的進化算法，隨后一系列的熱成形過程的數值thermo-mechanically熱模擬以及觀察傳熱和冷卻速率來優(yōu)化冷卻系統，在高溫的沖壓工刀具運動需要的時間相對整個過程的時間較短。因此,熱沖壓過程必須有足夠的工具、合理的準確性計算與短時間的快速設計。 模具的冷卻系統分析了包括這項議案的一項形成過程是很有必要的,可以提高預測精度。在本文中，第2章介紹了一輛汽車和其相應的熱沖壓原件，第3章中介紹了優(yōu)化有限元分析的程序及進化算法。隨后,結果通過熱分析與熱、光的優(yōu)化為熱沖壓模具設計提供了科學依據。 2熱沖壓模具的冷卻 2.1動機 提高了工藝流程的經濟性和優(yōu)化了成形零件的特點、熱沖壓才能達到設計最佳狀況。因此,本研究的主要目的是優(yōu)化設計一種在經濟冷卻系統熱沖壓工具才能獲得有效的冷卻速率的工具。到目前為止,只有很少數的人進行了有關冷卻系統在熱沖壓工具的應用。因此,先進的設計方法配以適當的仿真模型完成要求的優(yōu)化調查，達到工具和產品的快速完成和盡可能的精確。 2.2熱沖壓和模具冷卻的工藝特點 在直接熱成形工藝中,quenchable boronmanganese合金鋼熱沖壓和模具冷卻是常用。同時,熱沖壓和模具冷卻是其中的一個具有代表意義的材料超高強度鋼。因此,在此研究中,熱沖壓和模具冷卻的鋁預表(阿塞洛USIBOR)被認為是空白的材料。材料熱沖壓和模具冷卻的拉伸強度600MPa在臨界狀態(tài),材料的拉伸強度通過熱沖壓工藝顯著增加。更高的抗拉強度達到了熱沖壓工藝是通過快速冷卻至少27°的速度C / s[2]。作為在奧氏體冷卻淬火過程非常快馬氏體相變將發(fā)生。該微結構提供與馬氏體與硬化的最終產品較高的抗拉強度達到1500兆帕。 2.3工具組件和檢驗 原型的組成及其熱沖壓工具運動學是如圖1所示,最初的空白，該試驗的一部分,在圖2。最初的空白的430mm尺寸x 1.75mm x 170mm和抽簽儀式提出了一種深度的檢驗的一部分是30毫米。 2.4沖壓模具冷卻系統 該工具設計必須考慮能夠達到的最大的降溫速率和熱沖壓零件的溫度分布均勻性。因此,冷卻系統需要被整合到工具。這冷卻系統冷卻管靠近工具輪廓目前認為是一種有效的解決方案。然而,冷卻管的幾何形狀限制因在鉆井和約束也應放置導管盡可能在盡可能的靠近但足以有效的冷卻遠離工具輪廓,以避免任何塑性變形在熱成形工藝的工具。保證滿意繪制部分的特點,整個活躍部位，該工具(沖壓、模具、壓邊及解決沖床)需要設計冷卻充分。 3冷卻系統的設計 3.1優(yōu)化的進化算法 圖3為每個工具的優(yōu)化程序。為優(yōu)化程序設計的冷卻系統呈現在圖3。在這個過程中,冷卻在每個通道可優(yōu)化工具通過具體的進化算法(EA),這是在發(fā)達的ISF(Institut Fertigung皮毛Spannende多特蒙德,大學德國),為優(yōu)化注塑工具適用于設計和冷卻系統在熱沖壓件工具[3、4]。作為約束條件進行優(yōu)化,可得到的大小的連接器和插座,最低的墻以及nonintersection厚度的鉆孔因素也被考慮在內。反推最小距離冷卻風管和卸之間/裝載工具輪廓(a / x)和最小距離冷卻管(s)通過有限元分析確定。參數的冷卻系統如通道的數量(一根鏈條上的序貫孔),鉆孔每通道和直徑的孔洞每個工具組件也提供作為神經網絡的輸入參數的優(yōu)化。這些輸入參數可從現有的設計通過有限元模擬指南或?；谳斎氤跏冀馍呻S機參數通過EA或手動,由用戶。從初始解,EA創(chuàng)造新的解決方案經過重組的電流修改他們的解決方案和隨機的。定義了隨后被用于約束的校正生成的解決方案和消除作廢的解決方案。所有的生成方案最優(yōu)標準等進行有效的冷卻率和均勻冷卻。最后,最好的解決辦法為優(yōu)化冷卻通道選擇對選定的工具組件 3.2冷卻通道的優(yōu)化 在我們的研究,選定的管的直徑對8毫米和12mm 8毫米,12mm沖床、毫米到16毫米之間死亡,8毫米和10毫米反凸模和8毫米為空白持有人。EA是用于儲放冷卻通道根據給定的輸入翻案和約束條件每個工具組件。優(yōu)化后的型材的8毫米直徑的渠道,為管道在圖4。 4最佳冷卻系統的評價 冷卻通道的渠道設計產生EA每個工具組件以不同的孔直徑和其冷卻性能進行了評估,采用鐵模擬。 4.1熱學分析 在設計和開發(fā)階段的熱沖壓件工具,這是很重要的,估計熱沖壓工藝定性和定量地在很短的時間經濟制造的工具。為了這個目的,兩個瞬態(tài)熱模擬的基礎上進行利用ABAQUS /標準,一個隱式方法。在這個分析1.2379曾被選為鋼的刀具材料。這仿真模型包含4工具組件:沖床,死亡,壓邊和反拳。如表1所,選擇與優(yōu)化組合的零件冷卻通道的方法。V1是這種變體組合優(yōu)化工具和小冷卻風管直徑大,而變種冷卻風管。V2直徑。表1:設計工具的組合進行有限元分析。摘要為了代表一系列生產流程,一個循環(huán)數的熱沖壓的過程模擬為一個周期傳熱分析。圖5的表明有限元模型包括邊界conditionsFigure 5:有限元模型和邊界條件。這種熱成形工藝的部分的樣機這樣的設計周期時間是30秒。在一個周期內,沖壓運動的形成需要3秒,這種工具關閉了17秒的空白,它可以使淬火另一個10秒開發(fā)工具和定位的下一步空白的工具。然而,在這種熱分析運動和變形工具坯料的卻沒有考慮到減少了計算量。因此,只有進行了傳熱分析是在一個封閉的工具。在熱分析、淬火過程耗時的地方2017秒秒來代替,因為運動沖壓不考慮。假定空白有一個最初的穩(wěn)態(tài)溫度(Tb,0°C)由于850從950°C冷卻免費在轉運環(huán)境。最初的工具的溫度(Tt,0)假設為20°C在第一個周期和變化周期周期。冷卻介質的溫度(Tc)假設為室溫。邊界的旁邊條件、材料性能的熱沖壓和模具冷卻的工藝要求從熱拉伸試驗,獲得了LFT舉辦(Lehrstuhl皮毛Fertigungstechnologie,大學Erlangen-Nurnberg、德國),和他在一起共同研究在熱沖壓被帶領[2]。在分析中,對流從空白和工具的環(huán)境(他),辦理在每一個工具,對流從工具融入到冷卻通道(hc)和傳熱熱空白是considered. c)工具(Here,??c,是the(CHTC接觸傳熱系數),描述了熱通量的數量從毛坯到工具。這通常取決于系數之間的差距的工具和d空白和接觸壓力p .它增加通常是作為接觸壓力的增加而增加。然而,在熱分析了CHTC壓力是無效的,依賴但是差距是使用相關系數。CHTC是假設為5000W°C / m2在零距離之間的空白和工具(缺口)和保持常數,直到差距的增加而增加超越批判價值。 4.2 機械分析 仿真與傳統熱成形是不同的板料成形過程模擬,其中的分布規(guī)律在溫度或壓力的工具被忽視。為快速又簡單的方法去分析熱成形工藝的工具與空白被建成有殼單元在其他的研究[5,6]。在這些研究中,研究溫度可能是分布式沿厚度的殼元素和用戶自定義函數的溫度,但這件工具是內溫度不考慮。同時,在仿真模型的加熱,在一系列的工具熱沖壓過程不被考慮。此外,殼模型,對接觸熱的問題只是足夠于相對較短的接觸時間[6]。因此,我們在研究工具和空白與體積元模擬仿制的順序的在一系列的傳熱過程。熱力的進行仿真是ABAQUS /顯性。在熱分析、比較,整個形成和淬火工藝是仿制,而動態(tài)溫度和應力響應的工具進行了模擬接觸熱利用空白time-temperature依賴流動應力曲線。熱更準確地表達了轉會應該使用在接觸壓力CHTC場所依賴改變在形成過程。此外,氣溫依賴的熱導率和比熱也會考慮。然而,在通過熱分析,為號元素的增加,鐵的復雜性問題顯著的增加。在傳統的成形有限元模擬提出了一種自適應網格可以通常用來閑了仿真時間,來獲得更多的精確解接觸面積。然而,自適應網格細化在計算在熱力不穩(wěn)定的原因分析。因此,一個雅致的網格更高的沖壓速度被認為是減少模擬時間。傳熱系數的結垢因此,獲得相同的熱通量[7]。 XX大學 畢 業(yè) 設 計（論 文） 設計（論文）題目： 墊板級進模具設計 學 院 名 稱： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號 指 導 教 師： 職 稱 定稿日期： 年 月 日 摘 要 本文主要介紹了模具在現代工業(yè)中應用情況以及它的發(fā)展現狀，發(fā)展方向。本設計以給定的零件來選擇合理的模具，通過幾種不同的模具比較最終定位采用級進模，，根據工藝要求確定了排樣圖，從而設計了凸凹模，確定各種力，確定模架查找標準件。最后一生產廠家和用戶的角度對產品進行了技術經濟分析。 本次設計的主要內容：工件的工藝性分析；沖壓工藝方案的確定；模具的技術要求及材料選用；主要設計尺寸的計算；工作部分尺寸計算；模具的總體設計；主要零部件的結構設計；模具的總裝圖；模具的裝配等。 關鍵詞：落料，沖孔，級進模，沖壓模 V Abstract This paper mainly introduces the application of mould in modern industry and its development present situation, development direction. This design with a given part to choose reasonable mold, through several different mould compared with composite modulus, ultimately positioning process is divided into blanking, punching, flanging process, according to the technical requirement, determined to design the strip layout diagram module, and determine the concavo-convex forces, sure formwork search standard parts. Finally a manufacturer and user's perspective on product technical economy analysis. The main content of this design: the analysis of technology; The determination of stamping process program; Mould technology requirements and material selection; The size of the main design calculation; Working part size calculation; The overall design of the die; The main parts of the structure design; Mould assembly figure; Mold assembly, etc. Key Words: blanking，Punching，Progressive die，Stamping die 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1國內外模具發(fā)展現狀及前景 1 1.2模具工藝發(fā)展過程及發(fā)展方向 2 1.2.1沖壓模具 4 1.2.2沖壓模具材料 6 1.2.3選用原則 8 1.2.4模具CAD/CAM技術 9 1.3發(fā)展現狀及技術趨勢 9 1.4未來發(fā)展趨勢 10 1.5對安全的影響 11 1.6主要零件及安全要求 11 1.7模具設計的安全要點 13 第2章 沖裁件工藝性分析和方案確定 14 2.1零件的工藝性分析 14 2.2 確定合理沖壓工藝方案 14 第3章 毛坯排樣類型選擇 15 第4章 零件排樣分析 16 4.1工序排樣類型 16 4.2確定沖裁位置 16 4.3零件排樣樣圖 17 4.4確定步距大小 18 4.5計算條料寬度 19 4.6條料尺寸及步距精度 20 第5章 沖裁力的計算 20 5.1沖裁力的分類及計算步驟 20 5.2模具壓力中心的確定 22 第6章 凸凹模尺寸計算 23 6.1落料凸、凹模刃口尺寸計算 23 6.2沖孔凸、凹模刃口尺寸計算 25 第7章 模具工作零件設計 27 7.1凹模外形尺寸確定 27 7.2凹模孔結構形式 29 7.3落料凸模長度的確定 29 第8章 其他裝置設計及標準件選擇 30 8.1工作單元結構 30 8.2卸料裝置設計 30 8.3定位定距裝置設計 30 8.4導正銷裝置設計 31 8.5送料機構與出件方式 31 8.6模具零件的固定 31 8.7沖床的選擇 31 8.8模架的選擇 32 8.9模柄的選擇 33 8.10模板基本尺寸確定 33 8.11模具凸模的強度和剛度校核 34 8.12 模具的閉合高度 35 總 結 38 致 謝 39 參考文獻 40 第1章 緒論 1.1國內外模具發(fā)展現狀及前景 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 中國模具行業(yè)發(fā)展現狀：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%。 ?在中國，人們已經越來越認識到模具在制造中的重要基礎地位，認識到模具技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展，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。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術的普及率不高，許多先進的模具技術應用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距，這些類型模具的生產能力也不能滿足國內需求，因而需要大量從國外進口。 中國模具行業(yè)發(fā)展前景：巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會大大推動模具工業(yè)的高速增長，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調等，在國內的市場很大。目前，我國的彩電的年產量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調的年產量均超過了1000萬臺。家用電器行業(yè)的發(fā)展對模具的需求量也將會很大。其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展產生巨大的推動作用。近年來，中國模具市場對精密、大型、復雜型、長壽命模具的需求量有所增長，預計到2010年，國內模具市場需求量將在1，200億元人民幣左右。綜合媒體2008年6月4日報道，中國模具協會企業(yè)年報顯示：近年來，中國模具市場對精密、大型、復雜型、長壽命模具的需求量有所增長，預計到2010年，國內模具市場需求量將在1，200億元人民幣左右。專家分析，從1997年開始，隨著汽車、裝備制造業(yè)、家用電器的高速增長，中國國內模具市場的需求開始顯著增長。雖然到2006年中國模具工業(yè)總產值已達516億元，但屬“大路貨”的沖壓模具、壓鑄模具等約占總量的80％。已經進入中國的少量外資模具企業(yè)開始生產各種高精大多功能模具，但目前仍供不應求。 1.2模具工藝發(fā)展過程及發(fā)展方向 我國模具標準化工作起步較晚，模具標準生產、銷售、推廣和應用工作也比較落后.因此，模具標準件品種規(guī)格少、供應不及時、配件性等問題長期存在。從模具標準件使用覆蓋率一直較低。近年來雖然由于外資企業(yè)的介入，比例已有較大提高，但總的來說還很低。據初步估計，目前這一比例大致為40%--產各種工業(yè)產品和民用產品的重要工藝裝備，模具已發(fā)展成為一門產業(yè)。20世紀80年代以來，中國模具工業(yè)的發(fā)展十分迅速。近20年來，產值以每年15%左右的迅速增長。2000年我國模具工業(yè)總產值已達280億元人民幣。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%，鑄模具約占6%，其他各類模具約占11%。 在冷沖模具方面，代表當代模具技術水平的汽車覆蓋件模具，我國東風汽車公司模具廠、第一汽車廠模具中心等都能制造。他們在CAD/CAM/CAE沖壓件質量及模具性能方面，均以達到或接近國際先進水平，多工位連續(xù)模和多功能模具是我國重點發(fā)展的精密、高校模具品種。目前，國內以可制造具有自動沖切、疊呀、計數、分組、轉子鐵心扭斜和安全保等功能的鐵心精密自動疊壓多功能模具。生產電動機定、轉子雙回轉疊片的硬質合金連續(xù)模的步距精度可的2微米。壽命達到1億次以上。用于生產集成電路引線匡架20—30工位生產電子槍零件的硬質合金連續(xù)模和生產空調器散熱片的連續(xù)模也已經達到較高水平。 模具工業(yè)發(fā)展的幾個階段： 模具工業(yè)是隨著改革開放，在快速發(fā)展的經濟浪潮推動下得以發(fā)展壯大的20世紀80年代初至今，模具工業(yè)整整走過20個年頭。在這期間模具工業(yè)的發(fā)展大體可以分為三個階段： 1、從20世紀的年代初期到中期，北京模具工業(yè)處于封閉或半封閉狀態(tài)模具生產力比較低，技術水平也比較落后。 2、從20世紀80年代中期到90年代中期，模具工業(yè)處于改革開發(fā)機制轉變的大好時期，隨著改革開放不斷深入，模具工業(yè)也發(fā)生了巨大變化。 我國模具行業(yè)將向大型、精密、復雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。目前，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產品中，６０％－８０％的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現出來的高精度、高復雜性、高一致性、高生產率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。模具在很大程度上決定著產品的質量、效益和開發(fā)能力。 專家認為，我國模具行業(yè)日趨大型化，而且精度將越來越高。10年前，精密模具的精度一般為５μｍ，現在已達2-3μｍ。不久，１μｍ精度的模具將上市。隨著零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在１μｍ以下，這就要求發(fā)展超精加工。 專家認為，我國模具行業(yè)要進一步發(fā)展多功能復合模具，一套多功能模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務。通過這種多功能的模具生產出來的不再是成批零件，而是成批的組件，如觸頭與支座的組件、各種微小電機、電器及儀表的鐵芯組件等。多色和多材質塑料成形模具也將有較快發(fā)展。這種模具縮短了產品的生產周期，今后在不同領域將得到發(fā)展和應用。 45%之間。而國際上一般在70%以上，其中中小模具在80%以上。由于我國模具企業(yè)的性質和所在的地區(qū)不同，模具標準件使用覆蓋率存在很大差異。三資企業(yè)要比其他企業(yè)高，南方企業(yè)要比北方的企業(yè)高。這在廣東表現得最明顯。廣東集中了大量的三資企業(yè)。他們帶動了其他企業(yè)觀念的轉變和市場的發(fā)展，因而廣東模具企業(yè)的模具標準件使用覆蓋率要原遠高于其他地區(qū)。 國民經濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越到高的要求，促使模具技術迅速發(fā)展，作為生隨著熱流道技術的日漸推廣應用，熱流道模具在塑料模具中的比重將逐步提高。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產率和質量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，這項技術的應用在國外發(fā)展很快，已十分普遍。國內熱流道模具也已經生產，有些企業(yè)已達30％左右，但總的來看，比例太低，亟待發(fā)展。隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注射成型工藝的模具將隨之發(fā)展。 有關專家認為，模具標準件的應用將日漸廣泛，模具標準化及模具標準件的應用能極大地影響模具制造周期。使用模具標準件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質量和降低模具制造成本。同時，快速經濟模具的前景十分廣闊。由于人們要求模具的生產周期越短越好，因此開發(fā)快速經濟模具越來越引起人們的重視。例如研制各種超塑性材料來制作模具；用環(huán)氧、聚酯或在其中填充金屬、玻璃等增強物制作簡易模具。這類模具制造工藝簡單，精度易控制，收縮率較小，價格便宜，壽命較高。還可用水泥塑料制作汽車覆蓋件模具。中、低熔點合金模具，噴涂成型模具，電鑄模，精鑄模，層疊模，陶瓷吸塑模及光造型和使用熱硬化橡膠快速制造低成本模具等快速經濟模具將進一步發(fā)展?？鞊Q模架、快換沖頭等也將日益發(fā)展。另外采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術也會得到發(fā)展和提高。 專家認為，模具行業(yè)中壓鑄模的比例將不斷提高。隨著車輛和電機等產品向輕量化方向發(fā)展，對壓鑄模的數量、壽命和復雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑料代鋼、以塑代木的發(fā)展和產品零件的精度和復雜程度的不斷提高，塑料模的比例將不斷提高，其精度和復雜程度也將隨著相應提高。 國內相當多的模具企業(yè)普及了計算機繪圖，應用各種CAD軟件進行模具設計。目前，從事模具技術研究的機構和院校已達30余家。在模具CAD/CAE/CAM技術、冷沖模和精沖模CAD軟件、模具的電加工和數控加工技術、快速成型技形（RP）和快速制模技術、新型模具材料等方面都取得了長足的進步和顯著的成果。 1.2.1沖壓模具 ?? 沖壓模具系列 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，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。 簡述 沖壓模具[1]是沖壓生產必不可少的工藝裝備，是技術密集型產品。沖壓件的質量、生產效率以及生產成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。 分類 沖壓模具的形式很多，沖模也依工作性質,模具構造,模具材料三方面來分類。 根據工藝性質分類 a.沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產生分離的模具。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口空心件，或使空心件進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、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、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和方式連接或搭接在一起，進而形成一個整體 根據工序組合程度分類 a.單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。 b.復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 c.級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，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進模的特點，利用機械手傳遞系統，實現產品的模內快速傳遞，可以大大提高產品的生產效率，減低產品的生產成本，節(jié)儉材料成本，并且質量穩(wěn)定可靠。 依產品的加工方法分類 依產品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、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角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產量的多寡，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縫容器。 d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，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：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，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。 1.2.2沖壓模具材料 簡介 制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質合金、鋼結硬質合金、鋅基合金、低熔點合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主，常用的模具工作部件材料的種類有：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻或中鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質合金、鋼結硬質合金等等。 基本分類 a.碳素工具鋼 在模具中應用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等，優(yōu)點為加工性能好，價格便宜。但淬透性和紅硬性差，熱處理變形大，承載能力較低。 b.低合金工具鋼 低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比，減少了淬火變形和開裂傾向，提高了鋼的淬透性，耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號GD)等。 c. 高碳高鉻工具鋼 常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代號D2）、SKD11，它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性，熱處理變形很小，為高耐磨微變形模具鋼，承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴重，必須進行反復鐓拔（軸向鐓、徑向拔）改鍛，以降低碳化物的不均勻性，提高使用性能。 d. 高碳中鉻工具鋼 用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等，它們的含鉻量較低，共晶碳化物少，碳化物分布均勻，熱處理變形小，具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對較嚴重的高碳高鉻鋼相比，性能有所改善。 e. 高速鋼 高速鋼具有模具鋼中最高的的硬度、耐磨性和抗壓強度，承載能力很高。模具中常用的有W18Cr4V（代號8-4-1）和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2（代號6-5-4-2，美國牌號為M2）以及為提高韌性開發(fā)的降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V（代號6W6或稱低碳M2）。高速鋼也需要改鍛 ，以改善其碳化物分布 。 f. 基體鋼 在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素，適當增減含碳量，以改善鋼的性能。這樣的鋼種統稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點，具有一定的耐磨性和硬度，而且抗疲勞強度和韌性均優(yōu)于高速鋼，為高強韌性冷作模具鋼，材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb（代號65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代號LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代號012AL）等。 g. 硬質合金和鋼結硬質合金 硬質合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼，但抗彎強度和韌性差。用作模具的硬質合金是鎢鈷類，對沖擊性小而耐磨性要求高的模具，可選用含鈷量較低的硬質合金。對沖擊性大的模具，可選用含鈷量較高的硬質合金。 鋼結硬質合金是以鐵粉加入少量的合金元素粉末（如鉻、 鉬 、鎢、釩等）做粘合劑，以碳化 鈦或碳化鎢為硬質相 ，用粉末冶金方法燒結而成。鋼結硬質合金的基體是鋼，克服了硬質合金韌性較差、加工困難的缺點，可以切削、焊接、鍛造和熱處理。 鋼結硬質合金含有大量的碳化物，雖然硬度和耐磨性低于硬質合金，但仍高于其它鋼種，經淬火、回火后硬度可達 68 ~ 73HRC。 h.新材料 沖壓模具使用的材料屬于冷作模具鋼，是應用量大、使用面廣、種類最多的模具鋼。主要性能要求為強度、韌性、耐磨性。目前冷作模具鋼的發(fā)展趨勢是在高合金鋼D2（相當于我國Cr12MoV）性能基礎上，分為兩大分支：一種是降低含碳量和合金元素量，提高鋼中碳化物分布均勻度，突出提高模具的韌性。如美國釩合金鋼公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊鋼公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。另一種是以提高耐磨性為主要目的，以適應高速、自動化、大批量生產而開發(fā)的粉末高速鋼。如德國的320CrVMo13，等。 1.2.3選用原則 在沖壓模具中，使用了各種金屬材料和非金屬材料，主要有碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、硬質合金、低熔點合金、鋅基合金、鋁青銅、合成樹脂、聚氨脂橡膠、塑料、層壓樺木板等。 制造模具的材料，要求具有高硬度、高強度、高耐磨性、適當的韌性、高淬透性和熱處理不變形(或少變形)及淬火時不易開裂等性能。 合理選取模具材料及實施正確的熱處理工藝是保證模具壽命的關鍵。對用途不同的模具，應根據其工作狀態(tài)、受力條件及被加工材料的性能、生產批量及生產率等因素綜合考慮，并對上述要求的各項性能有所側重，然后作出對鋼種及熱處理工藝的相應選擇。 當沖壓件的生產批量很大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應選取質量高、耐磨性好的模具鋼。對于模具的其它工藝結構部分和輔助結構部分的零件材料，也要相應地提高。在批量不大時，應適當放寬對材料性能的要求，以降低成本。 當被沖壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。拉深不銹鋼時，可采用鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗粘著性。而導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多采用低碳鋼表 面滲碳淬火。又如，碳素工具鋼的主要不足是淬透性差，在沖模零件斷面尺寸較大時，淬火后其中心硬度仍然較低，但是，在行程次數很大的壓床上工作時，由于它 的耐沖擊性好反而成為優(yōu)點。對于固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。另外，還可以采用冷處理和深冷處理、真空處理和 表面強化的方法提高模具零件的性能。對于凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性等綜合機械性能較好的模具鋼，同時應具有 一定的紅硬性和熱疲勞強度等。 應考慮材料的冷熱加工性能和工廠現有條件。 注意采用微變形模具鋼，以減少機加工費用。 對特殊要求的模具，應開發(fā)應用具有專門性能的模具鋼 選擇模具材料要根據模具零件的使用條件來決定，做到在滿足主要條件的前提下，選用價格低廉的材料，降低成本。 1.2.4模具CAD/CAM技術 計算機技術、機械設計與制造技術的迅速發(fā)展和有機結合，形成了計算機輔助設計與計算機輔助制造（CAD/CAM）這一新型技術。 CAD/CAM是改造傳統模具生產方式的關鍵技術，是一項高科技、高效益的系統工程，它以計算機軟件的形式為用戶提供一種有效的輔助工具，使工程技術人員能借助計算機對產品、模具結構、成形工藝、數控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具CAD/CAM能顯著縮短模具設計及制造周期、降低生產成本、提高產品質量已成為人們的共識。 隨著功能強大的專業(yè)軟件和高效集成制造設備的出現，以三維造型為基礎、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技術正成為發(fā)展方向，它能實現面向制造和裝配的設計，實現成形過程的模擬和數控加工過程的仿真，使設計、制造一體化。 快速經濟制模技術為了適應工業(yè)生產中多品種、小批量生產的需要，加快模具的制造速度，降低模具 生產成本，開發(fā)和應用快速經濟制模技術越來越受到人們的重視。目前，快速經濟制模技術主要有低熔點合金制模技術、鋅基合金制模技術、環(huán)氧樹脂制模技術、噴 涂成形制模技術、疊層鋼板制模技術等。應用快速經濟制模技術制造模具，能簡化模具制造工藝、縮短制造周期（比普通鋼模制造周期縮短70%～90%）、降低模具生產成本（比普通鋼模制造成本降低60%～80%），在工業(yè)生產中取得了顯著的經濟效益。對提高新產品的開發(fā)速度，促進生產的發(fā)展有著非常重要的作用。 1.3發(fā)展現狀及技術趨勢 改革開放以來，隨著國民經濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地 區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現已有 幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要 素之一。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。一些國內模具企業(yè)已普 1.4未來發(fā)展趨勢 模具技術的發(fā)展應該為適應模具產品“交貨期短”、“精度高”、“質量好”、“價格低”的要求服務。 （1）全面推廣CAD/CAM/CAE技術 模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，普及 CAD/CAM/CAE技術的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術培訓和技術服務的力度；進一步擴大CAE技術的應用范圍。計算機和網絡的發(fā) 展正使CAD/CAM/CAE技術跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能，實現技術資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 （2）高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。另外，還可 加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術的發(fā)展，對汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、 智能化、集成化方向發(fā)展。 (3)模具掃描及數字化系統 高速掃描機和模具掃描系統提供了從模型或實物掃描到加工出期望的模型所需的諸多功能，大大縮短 了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統，可快速安裝在已有的數控銑床及加工中心上，實現快速數據采集、自動生成各種不同數控系統的加工程序、不同格式 的CAD數據，用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應用，相信在“十五”期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術也稱為電火花創(chuàng)成加工技術，這是一種替代傳統的用成型電極加工型腔的新技 術，它是有高速旋轉的簡單的管狀電極作三維或二維輪廓加工(像數控銑一樣)，因此不再需要制造復雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領域的重大發(fā)展。國 外已有使用這種技術的機床在模具加工中應用。預計這一技術將得到發(fā)展。 (5)提高模具標準化程度 我國模具標準化程度正在不斷提高，估計目前我國模具標準件使用覆蓋率已達到30%左右。國外發(fā)達國家一般為80%左右。 (6)優(yōu)質材料及先進表面處理技術 選用優(yōu)質鋼材和應用相應的表面處理技術來提高模具的壽命就顯得十分必要。模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應發(fā)展工藝先進的氣相沉積(TiN、TiC等)、等離子噴涂等技術。 (7)模具研磨拋光將自動化、智能化　 模具表面的質量對模具使用壽命、制件外觀質量等方面均有較大的影響，研究自動化、智能化的研磨與拋光方法替代現有手工操作，以提高模具表面質量是重要的發(fā)展趨勢。 (8)模具自動加工系統的發(fā)展 這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統應有多臺機床合理組合；配有隨行定位夾具或定位盤；有完整的機具、刀具數控庫；有完整的數控柔性同步系統；有質量監(jiān)測控制系統。 1.5對安全的影響 沖壓模具是沖壓加工的主要工藝裝備，沖壓制件就是靠上、下模具的相對運動來完成的。加工時由于上、下模具之間不斷地分合，如果操作工人的手指不斷進入或停留在模具閉合區(qū)，便會對其人身安全帶來嚴重威脅。 1.6主要零件及安全要求 1．工作零件 凸凹模是直接使坯料成形的工作零件，因此，它是模具上的關鍵零件。凸凹模不但精密而且復雜，它應滿足如下要求： (1)應有足夠的強度，不能在沖壓過程中斷裂或破壞； (2)對其材料及熱處理應有適當要求，防止硬度太高而脆裂。 2．定位零件 定位零件是確定坯件安裝位置的零件，有定位銷(板)、擋料銷(板)、導正銷、導料板、定距側刀、側壓器等。設計定位零件時應考慮操作方便，不應有過定位，位置要便于觀察，最好采用前推定位、外廓定位和導正銷定位等。 3．壓料、卸料及出料零件 壓料零件有壓邊圈、壓料板等。壓邊圈可對拉延坯料加壓邊力，從而防止坯料在切向壓力的作用下拱 起而形成皺褶。壓料板的作用是防止坯料移動和彈跳。頂出器、卸料板的作用是便于出件和清理廢料。它們由彈簧、橡膠和設備上的氣墊推桿支撐，可上下運動，頂 出件設計時應具有足夠的頂出力，運動要有限位。卸料板應盡量縮小閉合區(qū)域或在操作位置上銑出空手槽。暴露的卸料板的四周應設有防護板，防止手指伸人或異物 進入，外露表面棱角應倒鈍。 4．導向零件 導柱和導套是應用最廣泛的一種導向零件。其作用是保證凸凹模在沖壓工作時有精確的配合間隙。因 此，導柱、導套的間隙應小于沖裁間隙。導柱設在下模座，要保證在沖程下死點時，導柱的上端面在上模板頂面以上最少5至10毫米。導柱應安排在遠離模塊和壓 料板的部位，使操作者的手臂不用越過導柱送取料。 5．支承及夾持零件 它包括上下模板、模柄、凸凹模固定板、墊板、限位器等；上下模板是沖模的基礎零件；其他各種零件都分別安裝固定在上面。模板的平面尺寸，尤其是前后方向應與制件相適應，過大或過小均不利于操作。 有些模具(落料、沖孔類模具)為了出件方便，需在模架下設墊板。這時墊板最好與模板之間用螺釘連接在一起，兩墊板的厚度應絕對相等。墊板的間距以能出件為準，不要太大，以免模板斷裂。 6．緊固零件 它包括螺釘、螺母，彈簧、柱銷、墊圈等．一般都采用標準件。沖壓模具的標準件用量較多，設計選用時應保證緊固和彈性頂出的需要，避免緊固件暴露在表面操作位置上，防止碰傷人手和妨礙操作。 1.7模具設計的安全要點 在結構上應盡量保證進料、定料、出件、清理廢料的方便。對于小型零件的加工要嚴禁操作者的手指、手腕或身體的其他部位伸入模區(qū)作業(yè)；對于大型零件的加工，若操作者必須手入模內作業(yè)時，要盡可能減少入模的范圍，盡可能縮短身體某部位在模內停留的時間，并應明確模具危險區(qū)范圍，配備必要的防護措施和裝置。 模具上的各種零件應有足夠的強度及剛度，防止使用過程中損壞和變形，緊固零件要有防松動措施，避免意外傷害操作者。 不允許在加工過程中發(fā)生廢料或工件飛彈現象，影響操作者的注意力，甚至擊傷操作者。另外要避免 沖裁件毛刺割傷人手。不允許操作者在進行沖壓操作時有過大的動作幅度，避免出現使身體失去穩(wěn)定的姿勢；不允許在作業(yè)時有過多和過準的動作。應盡量避免沖壓 加工時有強烈的噪聲和振動。模具設計應在總圖上標明模具重量，便于安裝，保障安全。20千克以上的零件加工應有起重搬運措施，減輕勞動強度。裝拆模具零件 時應方便安全，避免有夾手、割手的可能；模具要便于解體存放。總之，模具中的哪怕是細微的問題都會影響安全，只有對每種作業(yè)中的具體問題進行分析，才能提 出模具中的安全注意事項。 第2章 沖裁件工藝性分析和方案確定 2.1零件的工藝性分析 圖 墊板 圖樣所示零件均未標注公差的一般尺寸,按慣例取公差等級IT12 級,符合一般沖壓的精度要求,模具精度取IT9即可。 圖樣零件材為 Q235 鋼板,能夠進行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,價格適中。 外形落料的工藝性: 零件屬于中小零件,材料厚 t= 2.5 mm,外形簡單,結構對稱，是由圓弧和直線組成，尺寸精度要求一般,因此可用沖裁落料工藝。 沖孔工藝:沖中心孔孔徑為 20 mm,兩小孔孔徑為 10 mm,中心孔與兩個小孔之間距離為5mm。材料Q235的抗剪強度=310～380Mpa，一般沖孔模可沖壓的最小孔徑為d≥t=2.5 mm，故個孔均符合沖壓工藝要求?？壮叽缇纫笠话憧刹捎脹_孔工藝。 綜合以上幾個方面的情況可認為圖樣所示主要沖壓工序的工藝性良好。 2.2 確定合理沖壓工藝方案 圖樣所示零件所需的基本工序為沖孔、落料?？蓴M定出如下工藝方案: 方案1.用單工序模分四次加工，即:沖孔(中心孔)—沖孔(小孔)--沖孔(小孔)—落料。 方案2.用單工序模和復合模分兩次加工，即:落料---沖孔(中心孔和小孔)。 方案3.用復合模一次加工。 方案4.用級進模沖制。 采用方案1,2會使工件尺寸的積累誤差加大,生產率低,操作不方便也不安全,但模具簡單,制造周期短,不過工序分散,模具和設備數量要求多.采用方案3零件生產率提高,尺寸精度較好,使用的設備較少,產品質量高,但復合模具結構復雜,制造精度要求高，成本高，且模具壽命較低；采用方案4生產率提高,尺寸精度可以保證,模具壽命長,但設計制造也復雜；比較各個方案,方案4適合在大批量生產用任意幾何形狀板類零件，而且形狀比較簡單，內孔數量不太多,能夠保證產品的質量,生產效率也高,使用壽命長,減少了模具和設備的數量，工件精度較高，便于操作和實現自動化生產，綜合的生產成本方案4更經濟,現確定用此方案進行生產。 根據給定的產量的要求,按每月22天/每天8小時計,實行單班生產,則每分鐘的產量是45件,因此采用普通板人工送料,即可滿足生產的需要，根據市場的供應情況原材料選1000mmx2000mmx2.5 mm熱軋鋼板。 第3章 毛坯排樣類型選擇 由所示零件,依據條料的供應形式、被沖壓零件形狀及尺寸變形關系，典型的排樣方案有兩種如下圖: 圖3-1 采用第一種方案要求條料寬度小,模具寬度小,但模具會較長,而且送進步距長,不便實現快速生產。 采用第二種方案模具寬度增加,但模具長度會縮短,送進步距小,便于提高生產效率。 兩種方案的材料的利用率相當,在同樣保證產品質量的情況下,根據少（無）廢料及最佳經濟原則，方案二的生產效率較高,所以考慮擬用第二種排樣方案。 第4章 零件排樣分析 4.1工序排樣類型 根據零件的沖壓要求,所以該零件的沖壓適于落料型工序排樣。設定工序排樣為：（1）沖中心孔φ20，（2）沖兩個小孔R5，（3）落料。 4.2確定沖裁位置 沖裁位置的確定既是確定凹模形孔的分布位置，工位數及各工位的作業(yè)內容，明確零件在模具的沖制順序。 如下圖所示： 圖4-1 4.3零件排樣樣圖 根據以上幾個方向的設計,經綜合分析比較,可確定圖樣所示零件的沖壓工序排樣圖如圖所示，采用直排的排樣方式，零件的沖制用三工位級進模。 第一工位：沖中心孔； 第二工位: 沖小孔 (兩個小孔一個工位完成)； 第三工位: 落料。 外形落料 沖小孔 沖中心孔 圖4-2 4.4確定步距大小 表4-1沖裁金屬材料的搭邊值（mm） 手送料 自動送料 料厚 圓形 非圓形 往復送料 ～1 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 6 5 ＞6～8 6 5 7 6 8 7 7 6 8以上 7 6 8 7 9 8 8 7 注：沖非金屬材料（皮革、紙板、石棉等）時，搭邊值應乘1.5～2。 查表4-1可知,搭邊值為: 沿送進方向搭邊為=2 mm 側向搭邊為=2.5 mm 由此可算出步距初定為： S=c+=2×（5+15）+2=42 mm 式中：c---制品最大寬度（mm）； ---零件間側向搭邊值（mm）。 由此可以算出一個步距內材料的利用率為： η=×100%=×100%=58.3% 式中：A---一個步距內沖裁件的實際面積（mm）； B---條料寬度（mm）； S---步距（mm）。 由利用率可知，排樣合理。 4.5計算條料寬度 模具結構采用初始擋料銷和擋料桿定距裝置，并在條料的送進過程中安有側壓裝置，這樣能使條料始終緊靠同一側導料板送進，因此只須在條料與另一側導料板間留有間隙，故按下式計算，查表4-2、4-3得：=0.8,Z=5。 表4-2條料寬度偏差（mm）[部分] 表4-2條料寬度偏差（mm）[部分] 條料寬度B/mm 材料厚度t/mm ～1 1～2 2～3 3～5 ～50 0.4 0.5 0.7 0.9 50～100 0.5 0.6 0.8 1.0 表4-3導料板與最寬條料之間的間隙Z（mm）[部分] 材料厚度t/mm 無側壓裝置 有側壓裝置 條料寬度B/mm 條料寬度B/mm 100以下 100～200 100～200 100以下 100以上 1～2 0.5 1 1 5 8 2～3 0.5 1 1 5 8 3～4 0.5 1 1 5 8 條料寬度： B=（） =（70+2×2.5） =75 mm 導料板之間的距離： A=B+Z=+Z =70+2×2.5+5 =80 mm 式中：B---條料寬度（mm）； A---導料板之間的距離（mm）； ---條料寬度的單向（負向）偏差（mm）； Z---導料板與最寬條料之間的間隙（mm）； ---側搭邊值（mm）； ---條料寬度方向沖裁件的最大尺寸（mm）。 4.6條料尺寸及步距精度 條料寬度定為 B=75 mm， 步距為 S=42 mm。 步距精度: 工位數為 n=3 ； 由輪廓尺寸精度查得 =0.1； 根據沖裁的間隙從修正系數表中查得 K=1.00； 根據經驗公式: 取=0.04 ---步距對稱偏差值； ---沖件沿送料方向最大輪廓尺寸精度提高三級后實際公差值； n---工位數； k---修正系數。 第5章 沖裁力的計算 5.1沖裁力的分類及計算步驟 按工序排樣圖所示,該零件沖壓力由多個部分組成。 沖孔力 F : 由三個部分組成,即、、，其中為沖中心孔的力，為沖兩小孔的力，為沖缺口的力。 落料力 F：F為沖外形輪廓的落料力。 推件力: 有三個部分組成,沖中心孔和兩個小孔及沖外形輪廓還有沖缺產生的力。 (1).計算沖裁力公式為: F---沖裁力（N）； L---沖裁周邊長度（mm）； t---材料厚度（mm）； ---材料抗剪強度（MPa）； k---修正系數，一般k取1.3。 由設計手冊查得=310～380 Mpa ,取=343 Mpa ,修正系數k取1.3,t=2.5 mm。 =70006.3 N =70006.3 N =33442.5 N (2).計算落料力 =1.3×[2（5+5+40）+3.14×30] ×2.5×343=216484.45 N (3).計算推件力公式： ---推件力（N）； ---同時卡在凹模內的工件（或廢料）數； ---推件力系數。 表5-1卸料力、推件力和頂件力系數 料厚t/mm 鋼 ≤0.1 0.065～0.075 0.1 0.14 ＞0.1～0.5 0.045～0.055 0.063 0.08 ＞0.5～2.5 0.04～0.05 0.055 0.06 ＞2.5～6.5 0.03～0.04 0.045 0.05 ＞6.5 0.02～0.03 0.025 0.03 鋁、鋁合金 純銅、黃銅 0.025～0.08 0.02～0.06 0.03～0.07 0.03～0.09 注：卸料力系數，在沖多孔、大搭邊和輪廓復雜制件時取上限值。 由表5-1查出推件力系數 =0.055 。 h為凹模型口直壁高度，t為板料厚度。 表5-2凹模型口直壁高度（mm） 材料厚度t/mm 高度h/mm ＜0.5 3～5 0.5～5 5～10 5～10 10～15 由表5-2查得：h=5 mm， 個。 推件力： =2×0.055×70006.3=7700.693 N ==7700.693 N =2×0.055×216484.45=23813.3 N =2×0.055×33442.5=3678.67 N 則有： =7700.693 N+7700.693 N+23813.30N+3678.67 N=42893.356 N (4).總沖壓力近似為：=216484.45+70006.3+23813.3+7700.693=318004.743 N≈318 KN 5.2模具壓力中心的確定 用解析法作法如下: 任意選取一點為原點，送料的反方向為x軸。 由壓力中心計算公式: = 取=157, =115 , =73 , =10 ; 40 將代入上面方程，可求得： =90.22 =40 即可壓力中心在落料中心偏右距離為17.22的位置。 第6章 凸凹模尺寸計算 6.1落料凸、凹模刃口尺寸計算 落料凹模的刃口尺寸由于零件的外形比較復雜，為了保證零件沖壓精度，采用凸、凹模配合加工法加工。落料時應以凹模為基準來配作凸模。根據凹模磨損后的尺寸變化情況將零件各尺寸分為：、、C，如下圖所示： 圖6-1 圖6-2 根據零件的形狀，凹模磨損后其尺寸變化有兩種情況： 1. 凹模磨損后變大的尺寸（圖中、），即按一般落料凹模尺寸公式計算。 沖裁模初始雙面間隙表如下表所示： 表6-1沖裁模初始雙面間隙Z（mm）[部分] 材料厚度 08、10、35、 09Mn2、Q235 16Mn 40、50 小于0.5 極小間隙 2.1 0.260 0.380 0.280 0.400 0.280 0.400 2.5 0.360 0.500 0.380 0.540 0.380 0.540 2.75 0.400 0.560 0.420 0.600 0.420 0.600 注：沖裁皮革、石棉和紙板時，間隙取08鋼的25﹪。 表6-2系數 料厚t/mm 非圓形 圓形 1 0.75 0.5 0.75 0.5 工件公差△/mm 1 ＜0.16 0.17～0.35 ≥0.36 ＜0.16 ≥0.16 1～2 ＜0.20 0.21～0.41 ≥0.42 ＜0.20 ≥0.20 2～4 ＜0.24 0.25～0.49 ≥0.50 ＜0.24 ≥0.24 ＞4 ＜0.30 0.31～0.59 ≥0.60 ＜0.30 ≥0.30 查表6-1、6-2得=0.360 ，=0.500 ， =0.75 。 按行業(yè)標準制造精度查手冊得=0.30 ， =0.25 。 ）=（70-0.75×0.30）=69.775 mm ）=（40-0.75×0.25）=39.813 mm 2.凹模磨損后無變化尺寸（圖中C），零件尺寸標注為5。 按行業(yè)標準制造精度查手冊得=0.12。 mm 查表6-1得=0.360 ,可以保證雙邊間隙為0.360。 凸模尺寸按凹模實際尺寸配做。 ，，---凹模刃口尺寸； ，，C ---與，，相對應的沖裁件的基本尺