畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目：發(fā)動機(jī)懸置橫梁支座沖壓模設(shè)計 學(xué) 院：專業(yè)班級：姓 名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：2 職 稱：年 5 月 20 日摘 要冷沖壓是是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用模具和壓力機(jī)對板料進(jìn)行加工獲得所需要的零件形狀和尺寸，有著高品質(zhì)、高效率、制作簡單、成本低、高材料利用率、的一種先進(jìn)的金屬加工方法。冷沖壓實(shí)現(xiàn)機(jī)械化及自動化很簡單，大量生產(chǎn)時適合使用冷沖壓技術(shù)。以零件的生產(chǎn)技術(shù)要求為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了落料沖孔復(fù)合模具、彎曲模及沖孔模的單工序模。冷沖壓加工由三要素板料、設(shè)備和模具所構(gòu)成，此三要素是沖壓所必要的硬件條件，再通過有機(jī)地協(xié)調(diào)、進(jìn)行合理的工藝性設(shè)計和計算以有效的組織管理。在設(shè)計過程中，對零件加工工藝和模具設(shè)計的分析結(jié)果非常重要，還有模具是為了更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)產(chǎn)品的，在設(shè)計過程中要考慮設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)是否可用，成本不宜過高，操作簡單，要讓工人更容易上手。關(guān)鍵詞：成形 沖壓模 沖裁模 模具設(shè)計AbstractCold stamping is based on the metal plastic deformation, based on the use of molds, stamping metal plate processing to obtain the required parts shape and size, with high quality, high efficiency, simple production, low cost, high material utilization, advanced Of the metal processing method.Cold stamping to achieve mechanization and automation is very simple, mass production for cold stamping technology.Abstract according to the technical requirements of parts production, stamping dies, bending molds and stamping dies are designed. Cold stamping by the plate, equipment and mold three elements, constitute the stamping conditions required for the three hardware elements, and then through organic coordination, reasonable process design and calculation, effective organization and management. In the design process, the analysis of parts processing technology and mold design is very important, there are mold production more economical products, in the design process to consider the design of the mold structure is available, the cost should not be too high, simple operation, so that workers Easier to start.Keyword：forming stamping die blanking die die design目 錄1 緒論 .11.1 課題研究目的和意義 11.2 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢 22 沖裁件工藝分析及沖裁工藝方案的確定 .42.1 沖裁件的工藝分析 42.1.1 沖裁件的特點(diǎn) .42.1.2 沖裁件的工藝分析 .52.2 沖裁工藝次數(shù)的選擇及最佳工藝方案確定 82.3 工藝規(guī)程編制 93 落料沖孔模的設(shè)計 103.1 排樣及材料利用率的計算 .103.2 沖裁間隙 .123.3 沖裁力和壓力中心計算 .133.3.1 沖裁力計算 133.3.2 沖壓設(shè)備選用 143.4 壓力設(shè)備選取 .153.5 落料沖孔模零件的設(shè)計計算 .163.5.1 凸模 163.5.2 凹模 173.5.3 定位零件 183.5.4 卸料零件 183.5.5 彈性元件選取 193.5.6 固定零件 203.6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 .213.6.1 模具整體結(jié)構(gòu) 213.6.2 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 224 彎曲工藝設(shè)計 254.1 工藝分析及方案擬定 .254.2 彎曲工藝計算 .252 4.3 壓力機(jī)公稱壓力的確定 .264.4 彎曲模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 .274.5 主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計與選用 .314.5.1 導(dǎo)柱模架的選用 314.5.2 導(dǎo)柱和導(dǎo)套選取 314.5.3 模柄選取 334.5.4 固定板選取 344.5.5 彈性元件選取 354.5.6 銷釘 364.5.7 螺釘 36總結(jié) .38致 謝 .39參考文獻(xiàn) .401 1 緒論1.1 課題研究目的和意義在今天的生活中，隨處可見利用模具生產(chǎn)的出的產(chǎn)品，大到飛機(jī)，輪船，小到塑料瓶，水桶，都是模具產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，模具在各行各業(yè)中的地位愈加顯得重要。當(dāng)前，國際上的模具強(qiáng)國有德國，美國，日本等，我國模具行業(yè)相比這些國家起步較低，基礎(chǔ)薄弱。不過，隨著改革開放以來，我國加大了對模具行業(yè)的扶持力度，派往國外積極學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，研究發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品，去其糟粕，取其精華，如今已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步了，再不是當(dāng)初連一架飛機(jī)，一輛塔克都造不出來的中國了。因?yàn)閲艺呱系姆龀旨由媳旧淼陌l(fā)展優(yōu)勢，模具行業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分。模具行業(yè)發(fā)展非常迅猛，在起初的時候模具產(chǎn)值增長迅速，在二十一世紀(jì)產(chǎn)值更是逐年上翻，一舉成為國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)。模具作為諸多行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，無論是在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中還是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都占有舉足輕重的地位。模具行業(yè)的應(yīng)用范圍非常廣泛，大到航天行業(yè)，小到日常生活，故模具的發(fā)展程度的高低對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的影響。 [1]本課題題目是發(fā)動機(jī)懸置橫梁支座（左） （右）的冷沖壓拉延模具。沖壓加工：用壓力機(jī)上的模具給材料施加一定的壓力，使板料變成想要的形狀的一種生產(chǎn)技術(shù)。在室溫下進(jìn)行的沖壓稱為冷沖壓。模具屬于高新技術(shù)產(chǎn)品，是當(dāng)今制造業(yè)中使用最為廣泛的工藝設(shè)備之一，是最重要的工業(yè)生產(chǎn)手段，也是工業(yè)發(fā)展的方向，在國外有著“不朽的工業(yè)” 、 “工業(yè)之母”的稱號。可以說一個國家的模具工業(yè)水平的高低，往往影響著該國家綜合國力的強(qiáng)弱及工業(yè)水平的高低，由此可見模具工業(yè)的影響力。雖然我國模具工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，但是與發(fā)達(dá)國家相比還是存在不小的差距，無論是在技術(shù)上還是在管理上，當(dāng)然這也是無法避免，畢竟我國模具工業(yè)起步晚，底子弱。最為明顯的差距表現(xiàn)在大型、精密。復(fù)雜、長壽模具技術(shù)上，我國每年都需要大量進(jìn)口此類模具。我國模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上相對于發(fā)達(dá)國家，中低檔模具過剩且中高檔模具生產(chǎn)力乏力。雖然我國改革開放以來國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，模具制造技術(shù)緊跟國外開發(fā)步伐，和國外發(fā)達(dá)國家相比較，差距一天天的縮小，但我國自主開發(fā)能力較弱，主要表現(xiàn)在缺少技術(shù)人才、科研開發(fā)投資較少、模具生產(chǎn)的商品化率低下、專業(yè)化水平相對較低及地區(qū)配套能力較低。目前，我國模具企業(yè)外貿(mào)人員短缺，中高級技術(shù)人才和經(jīng)營管理人才匱乏，國際市場發(fā)展空間非常巨大。2 為了提高我國模具工業(yè)的發(fā)展，在技術(shù)方面，應(yīng)該提高數(shù)控技術(shù)和快速原理技術(shù)，在高速切削、超精加工和高檔模具上下功夫；在人才方面，應(yīng)該注重模具技術(shù)人才培養(yǎng)和改善模具制造工藝設(shè)備，向國外引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)施設(shè)備；在結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)該加快模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，加大大型、精密、復(fù)雜模具生產(chǎn)能力及比重，參與國際競爭，擴(kuò)大出口，同時，提高專業(yè)化程度、標(biāo)準(zhǔn)化程度及商業(yè)化程度。大力發(fā)展如大型薄壁精密復(fù)雜壓鑄模和鎂合金壓鑄模、子午線橡膠輪胎模具、新型快速經(jīng)濟(jì)模具、多功能復(fù)合模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件（模架、導(dǎo)向件、退管推桿、彈性元件、熱流道元件） 。作為模具產(chǎn)業(yè)賴以生存以及發(fā)展的基礎(chǔ)，沖壓模具制造技術(shù)現(xiàn)代化必須得以實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)模具制造技術(shù)的現(xiàn)代化就必須要將計算機(jī)電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動化以及智能化技術(shù)等先進(jìn)的高新相結(jié)合，然后融入到傳統(tǒng)的模具制造中去，只有這樣才能真正的實(shí)現(xiàn)模具制造技術(shù)的現(xiàn)代化。現(xiàn)代化的沖壓模具制造技術(shù)包括銑削加工，加工速度極慢的電火花和線切割加工，還有磨削加工等等。當(dāng)中的銑削加工、電火花加工、絲切割加工、磨削加工等技術(shù)的先進(jìn)性充分體現(xiàn)了當(dāng)前沖壓模具模制造的技術(shù)水平的高低。銑削加工的速度很高而且其加工精度也非常高，再加銑削加工與一般的比如切削加工相比，其具備產(chǎn)熱小的優(yōu)點(diǎn)，因此可以用來加工熱敏材料，再者其切削力非常小，可以用來切削剛性差的材料或零件。接下來是電火花銑削加工，其加工速度非常慢，這也就說明了它的加工精度要求非常高，電火花銑削加工適合用來小批量生產(chǎn)但是精度要求十分高的零件。1.2 沖壓模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)趨勢模具行業(yè)在各國之間受到如此高的評價及重視，在于模具成型相對于其他工業(yè)有著自身無法替代的特點(diǎn)，比如高品質(zhì)、高效率、低投入、高收入及節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。在技術(shù)方面，模具可以保證工件的尺寸、形狀及加工精度，有著質(zhì)量穩(wěn)定及互換性好的優(yōu)勢，而且利用模具可以生產(chǎn)出其他加工方法不能或難以制造的零件，如需要生產(chǎn)重量輕、剛性好、表面質(zhì)量高或形狀復(fù)雜的零件就要利用模具來生產(chǎn)了；在經(jīng)濟(jì)方面，因?yàn)橐话悴灰訜崦?，所以非常?jié)約能源，也不要大量切削金屬，可以很好的節(jié)省材料的費(fèi)用，并且高速壓力機(jī)每分鐘能夠生產(chǎn)幾百件甚至上千件沖壓件，其生產(chǎn)效率可見是非常高的。是一種高效率的加工方法，在世界各行各業(yè)各個領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用。作為當(dāng)今時代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)在很多方面都需要利用模具技術(shù)來生產(chǎn)。在航空、汽車、電子電器等行業(yè)更是應(yīng)用廣泛，在一輛汽車上有 70%以上的部分是利用模具制造出來的，就像地球上有 70%以上都是水一樣，可見模具產(chǎn)品的使用廣泛性。隨著人民生活水平的提高，幾乎家家戶戶都起碼有一輛汽車來作為代3 步工具，有的家庭甚至每名家庭成員一輛。汽車產(chǎn)量逐年遞增,汽車業(yè)的生產(chǎn)總值在國民經(jīng)濟(jì)中所占的比例越來越大。隨著社會主義社會的發(fā)展，汽車制造業(yè)已成為每個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，市場競爭壓力也逐漸增大。汽車上的金屬零部件需要塑性加工成形的就有 60%以上，可見模具工業(yè)在汽車制造業(yè)中起到怎樣的作用。汽車覆蓋件、支撐件、加強(qiáng)件、發(fā)動機(jī)的排氣彎管及消聲器等零部件都是通過模具工業(yè)成形的。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，加上人民生活水平的提高和世貿(mào)組織的加入，給我國的汽車制造業(yè)帶來了很大的沖擊，也帶來了不小的機(jī)遇。俗話說，有競爭才有進(jìn)步，競爭愈加激烈，我國汽車更新?lián)Q代的速度也加快了。當(dāng)我過模具制造業(yè)不能滿足于更新?lián)Q代速度時，就應(yīng)該考慮如何提高我國模具工業(yè)競爭力，不能讓模具工業(yè)拖了汽車制造業(yè)的后腿，主要在提高速度、提高質(zhì)量、降低成本三個關(guān)鍵方面上。在較大程度上，模具工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量及成本直接影響著汽車制造的質(zhì)量及成本[2]。經(jīng)過近十年的發(fā)展，我國的模具行業(yè)區(qū)域逐步形成了珠三角區(qū)、長三角區(qū)、環(huán)渤海區(qū)和西南區(qū)四個區(qū)域市場。其中，珠三角區(qū)域市場——新的世界模具生產(chǎn)中心占接近全國模具產(chǎn)值的一半，因?yàn)榈赜騼?yōu)勢，珠三角經(jīng)濟(jì)一直是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指向標(biāo)，有 6000 家以上模具企業(yè)，10 萬以上的從業(yè)人員。目前廣東有五家全國排名前十的企業(yè)。長三角區(qū)域市場——我國的第二大區(qū)域模具市場，與珠三角區(qū)域市場相比略有差距，在 5000 多家模具產(chǎn)業(yè)中私營企業(yè)較多，長三角區(qū)域市場占據(jù)全國模具產(chǎn)值的25%~30%，其中浙江省，模具產(chǎn)值就有 200 多億。作為我國模具行業(yè)的第三大市場——環(huán)渤海區(qū)域市場的開發(fā)能力整體較強(qiáng)，以汽車行業(yè)，家電行業(yè)為主，大中型模具企業(yè)較多。西南區(qū)域是我國新興模具市場，重慶市政府大力扶持，劃出 3 平方公里土地及投資 20 多億元建模具園區(qū)，發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｖ槿呛烷L三角是我國模具生產(chǎn)行業(yè)最集中的地區(qū)，塑料模具與整個模具行業(yè)地域分布相似，其中，廣東、江蘇、浙江塑料模具遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他省。4 2 沖裁件工藝分析及沖裁工藝方案的確定沖裁件的工藝性分析指的是沖裁件對沖壓工藝的適應(yīng)性，即沖裁件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸、及公差等技術(shù)要求是否符合沖裁加工的工藝要求，難易程度高低。工藝性是否合理，對沖裁件的質(zhì)量、模具壽命和生產(chǎn)效率有很大的影響。合理的工藝性可以穩(wěn)定沖裁件的質(zhì)量、延長模具的工作壽命和提高生產(chǎn)效率；如果工藝性不合理，則會降低沖裁件的質(zhì)量、縮短模具的工作壽命和影響生產(chǎn)效率。 [16]在沖裁工藝分析后就是沖裁工藝方案的確定，有了沖裁件的工藝分析做鋪墊，沖裁工藝方案的確定就顯得明朗許多。在確定零件的沖裁方案之前，我們需要對零件的尺寸和結(jié)構(gòu)有所了解。能否分析沖壓件各方面的特點(diǎn)，關(guān)系著決定了沖壓件的成型難易程度，能不能全面的分析沖壓件的工藝特點(diǎn)，影響著整個生產(chǎn)的合理性與經(jīng)濟(jì)性。能否用最少的資源生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，在保證產(chǎn)品精度的情況下利用最少的工序加工生產(chǎn)繼。在一切條件允許的情況下，盡可能的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提5 高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2.1 沖裁件的工藝分析2.1.1 沖裁件的特點(diǎn)此件為彎曲連接板，主要尺寸有 2 個 Φ16,2 個 R30 和 1 個 R57 等。沖裁件工藝分析：（1） 該件形狀比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不規(guī)則，兩圓孔中心有尺寸要求；（2） 外形沒有特殊要求，可以采用過渡圓角；（3） 兩孔直徑為 Φ16mm 間距 125mm，滿足模具強(qiáng)度設(shè)計的要求；（4） 該件尺寸精度要求為 IT12，無表面粗糙度要求，符合沖裁設(shè)計的經(jīng)濟(jì)精度要求；（5） 兩孔間距尺寸為中心尺寸，不受模具磨損的影響；（6） 該件主要的沖壓工序是落料沖孔，彎曲，沖孔，其中有分離工序也有成形工序。工件如圖 2 - 1：6 圖 2.1 工件示意圖工件的材料為：冷成型高屈服強(qiáng)度熱軋鋼板 SAPH440，規(guī)格為 3mm 。 生產(chǎn)工藝：熱軋鋼硬度低，加工比冷軋鋼容易，延展性能好，與冷軋相比強(qiáng)度相對較低，表面質(zhì)量略差，但塑性佳，同時由于不像冷軋鋼屈服點(diǎn)靠近抗拉強(qiáng)度，所以使用過程中對危險有預(yù)見性，在載荷超過許用載荷時不易發(fā)生事故。質(zhì)量分?jǐn)?shù)（化學(xué)成分%）：C≤0.21Si≤0.30Mn≤1.50P≤0.030S≤0.025Alt≥0.01性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度 δb/MPa:≥440Mpa伸長率 δ(%):≥30（標(biāo)距 l0=80mm）屈服強(qiáng)度 δs/MPa:≥305Mpa使用范圍：用于要求良好成型加工性能并有高強(qiáng)度要求的汽車構(gòu)架、車輪等汽車構(gòu)件。2.1.2 沖裁件的工藝分析沖裁件工藝性是指沖裁件對沖裁工藝的適應(yīng)性。包括該工件在沖裁加工中的難易程度及加工成本的高低。如果沖裁件能夠用普通沖裁方法得到質(zhì)量合格的沖裁件并且可以保證模具壽命長、生產(chǎn)率高和成本低，那么我們就說該沖裁件的沖壓工藝性好，反之，則該沖壓件工藝性較差。很大程度上，沖裁件工藝性是否良好，是根據(jù)以下幾個方面確定的：7 （1）材料消耗的多少及工序數(shù)目的多少。消耗的材料越少，使用的成本越低，生產(chǎn)的效益也就越高；消耗的材料越多，使用的成本越高，生產(chǎn)的效益也就越低。同樣，工序數(shù)目的多少對沖壓件工藝性是否良好也有一定的影響。（2）模具的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定。模具結(jié)構(gòu)越是復(fù)雜，制造所需要花費(fèi)的成本就越高；反之，制造所需要花費(fèi)的成本就越低。還有產(chǎn)品質(zhì)量是夠穩(wěn)定同樣影響著沖裁件工藝性的好壞。（3）合理的技術(shù)準(zhǔn)備工作和生產(chǎn)的組織管理對沖壓件的工藝性同樣有著重要的意義。沖裁工藝性分析的目的是根據(jù)沖裁件加工的難易程度更好的制定沖裁工藝方案。零件尺寸圖 2.2，2.3,2.4：圖 2-2 尺寸圖 18 圖 2-3 尺寸圖 2圖 2-4 尺寸圖 3成型面的在沖裁時不能使之有損，兩個孔的尺寸，對于圓柱孔是使用標(biāo)準(zhǔn)圓柱沖頭。從零件尺寸標(biāo)注可以看出模具精度為普通，形狀復(fù)雜，其他加工方法很難加工，而且尺寸要求也不高，產(chǎn)量較大，結(jié)合零件圖的外形尺寸，所以用落料沖孔復(fù)合模進(jìn)行生產(chǎn)。在生產(chǎn)實(shí)際中，結(jié)合此為成型件的幾何形狀、精度和成形特點(diǎn)等情況，根據(jù)本零件失穩(wěn)起皺和力學(xué)機(jī)理以及拉深條件對失穩(wěn)起皺的影響等因素，從零件的結(jié)構(gòu)、成形9 工藝以及模具設(shè)計方面采用相應(yīng)的防皺措施。本零件的形狀相對較簡單，零件的相對厚度較大，因此必須設(shè)置壓料面。2.2 沖裁工藝次數(shù)的選擇及最佳工藝方案確定根據(jù)對零件的形狀和尺寸的分析，由于發(fā)動機(jī)懸置橫梁屬于形狀較為復(fù)雜的零件，因此在確定該零件工藝方案時，考慮該零件屬于懸置裝置，位置精度要求較高，所以確定的生產(chǎn)中可采用以下幾套方案：A、落料——沖孔——成形——沖孔B、落料沖孔——成形——沖孔C、落料、沖孔和成形一次用級進(jìn)模完成表 2-1 工藝方案優(yōu)缺點(diǎn)比較方案 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)方案 A 落料——沖孔——成形——沖孔每一套模具都是單工序模，四個工序一共四套模具，很好的降低了模具的設(shè)計難度，通用性高。一般適用于小型件的小批量生產(chǎn)和大型件的大批量生產(chǎn)，操作較為簡單，并且對流水線生產(chǎn)非常有利。是三個方案中工序最多也是模具最多的方案，在生產(chǎn)過程中，模具成本增加了方案 B 落料沖孔——成形——沖孔把落料沖孔合成一道工序來做，做成一副復(fù)合模，落料沖孔同時進(jìn)行。提高了生產(chǎn)效率，相對于方案 A 少做了一套模具，降低了模具成本，生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益良好。模具設(shè)計難度升高，對設(shè)計人員有較高要求。方案 C 落料、沖孔和成形一次用級進(jìn)模完成將落料、沖孔和成形合成一道工序，比方案 B 還少一道工序，在生產(chǎn)過程中，效率良好。當(dāng)然也是需要考慮要素較多的方案，亦是三種方案中設(shè)計難度最大的。10 該零件屬于汽車零部件，需要大批量生產(chǎn)。根據(jù)需求、質(zhì)量、效益及設(shè)計諸多因素的影響，認(rèn)為三種方案中，方案 B 為最佳方案。則最后的方案為：落料沖孔——成形——沖孔。2.3 工藝規(guī)程編制表 2-2 機(jī)械加工工藝過程綜合卡廠名沖壓工藝卡產(chǎn)品名稱發(fā)動機(jī)懸置橫梁支座（左）（右）零部件名稱 連接件材料牌號及規(guī)格/mm材料技術(shù)要求 毛坯尺寸/mm 毛坯質(zhì)量 輔助材料Saph440 GB工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備 備注01落料沖孔落下板料及沖孔 2×φ10.1J23-125 壓力機(jī) 落料沖孔模02 成形彎曲一側(cè) 90°及成形零件YJ32-315 液壓機(jī) 成形模11 03 沖孔 沖孔 2×16J23-100 壓力機(jī)沖孔模04 檢驗(yàn)按產(chǎn)品的零件圖檢驗(yàn)編制（日期）審核（日期） 會簽（日期）標(biāo)記 編號 更改文件號 簽字 日期3 落料沖孔模的設(shè)計3.1 排樣及材料利用率的計算材料的費(fèi)用在沖壓件的成本中約占 60%的比例，由此可見材料利用率在生產(chǎn)中的重要意義。合理的排樣可以節(jié)省材料，反之，不合理的排樣則會浪費(fèi)材料。排樣是否經(jīng)濟(jì)的衡量指標(biāo)——材料的利用率，可用下式計算：（1）式中，η---材料利用率；12 S---工件的實(shí)際面積；S0---所用材料面積，包括工件面積與廢料面積；A---步距（相鄰兩個制件對應(yīng)點(diǎn)的距離） ；B---調(diào)料寬度。由上式可明顯看出，材料利用率和廢料面積成反比，故設(shè)計合理的排樣方案對提高材料利用率起著關(guān)鍵的作用。 [16]圖 3.1 工件實(shí)用面積示意圖工件的實(shí)用面積據(jù) UG 軟件計算，得：S=35531.1023分析零件形狀，可以直觀的看出零件形狀并不是規(guī)則的 ，故排樣選擇如下圖排樣結(jié)果圖:13 圖 3.2 排樣示意圖由測量結(jié)果，得 A=322.107mm；B=285.591mm；η=74.89%圖 3.3 最小工藝搭邊值14 3.2 沖裁間隙為了使設(shè)計出來的模具壽命更長，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定，在設(shè)計沖裁模具時需要選取合理的沖裁間隙就顯得特別重要了。合理的沖裁間隙、可以保證沖裁件的斷面質(zhì)量、尺寸精度及產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)然，尺寸力的大小也需要合理的沖裁間隙來保證。沖裁間隙對模具使用壽命不良影響：無論沖裁間隙過大還是過小都會使模具的使用壽命急劇下降。間隙太小，則模具凹模與凸模的摩擦?xí)r間和距離，產(chǎn)熱也會隨之增多，加快凹凸模的損壞。間隙太大，則會增大坯料與凸?；蛘吲髁吓c凹模之間的沖量，碰撞更為激烈，最后導(dǎo)致模具損壞加劇。選用原則：小的間隙值適用于尺寸精度、斷面垂直度要求高的制件；大的間隙值適用于斷面垂直度與尺寸精度要求不高的制件，應(yīng)以降低尺寸力、提高模具壽命為主。。該制件的材料為鋼材，屬于硬材料，且厚度 3mm，即，按經(jīng)驗(yàn)公式取間隙值。所以,。因?yàn)榱慵暮穸?t=3mm，由表可知表 3.1 模具精度與沖裁件精度的關(guān)系材料厚度 t/mm沖模制造精度0.5 0.8 1 1.6 2 3 4 5 6 8 10IT6 ~ IT7 IT8 IT8 IT9 IT10 IT10IT7 ~IT8 IT9 IT10 IT10 IT12 IT12 IT12IT9 IT12 IT12 IT12 IT12 IT12 IT14 IT14 IT14由公差表查得：φ10.1 +0.12為 IT12 級，由表取 x=0.75；刃口尺寸計算15 設(shè)凸模、凹模分別按 IT6 和 IT7 級加工制造，則落料件尺寸基本計算公式：（2） （3）式中——落料凹、凸模刃口尺寸，mm；——落料件上極限尺寸，mm；沖孔（φ10.1 +0.12）校核： （4）（滿足間隙公差條件）式中，孔心距。（5）——同一工步中凹?？拙嗷境叽?，mm；16 ——制件孔距最小極限尺寸，mm；Δ——制件公差，mm；——凸模、凹模最小初始雙面間隙，mm；——凸模下偏差，可按 IT6 選用，mm；——凹模上偏差，可按 IT7 選用，mm；x——系數(shù)，可查表 3.3 沖裁力和壓力中心計算3.3.1沖裁力計算沖裁力計算公式： （6）系數(shù)是考慮到?jīng)_裁刃口的磨損、凸模與凹模間隙的波動、潤滑情況、材料力學(xué)性能與厚度公差而設(shè)置的安全系數(shù)，一般取 1.3，由于無法查詢 saph440 鋼板的抗剪強(qiáng)度τ，故使用抗拉強(qiáng)度 σ b代替，這時候 Kp=1。t=3mm,L=877mm, σ b=440Mpa式中 17 由于無法查詢 saph440 鋼板的抗剪強(qiáng)度 τ，故使用抗拉強(qiáng)度 σ b代替，取 440MPaK——系數(shù)，是考慮到刃口鈍化、間隙不均勻、材料力學(xué)性能與厚度波動等因素而增加的安全系數(shù)。此時，K=1卸料力： （7） 推料力： （8）頂料力： （9） 卸料力系數(shù)推料力系數(shù)頂料力系數(shù)（薄料取大值，厚料去小值）分別取， ，梗塞在凸模內(nèi)制件或廢料的數(shù)量：代入以上數(shù)據(jù)得：卸料力：推料力：頂料力：(2) 壓力中心的確定：由于該零件是非對稱的結(jié)構(gòu)，是帶有模柄的沖壓模，壓力中心可近似認(rèn)為就是模柄的幾何中心。3.3.2 沖壓設(shè)備選用壓力機(jī)的公稱壓力的選取：采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時：F 總p=FP+FQ+F 1=1354439N （10）采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時：F 總p=FP+FQ+F=1296557N 18 （11）采用彈壓卸料裝置和下出件的模具時：F 總p=F 2QP+F 1=1296557N （12）初選設(shè)備為開式壓力機(jī) J23-125。3.4 壓力設(shè)備選取壓力機(jī)的公稱壓力的選?。罕?3.2 壓力機(jī)型號及其工作參數(shù)名稱J23-125 開式可傾壓力機(jī)沖床閉合高度調(diào)節(jié)量/mm 100型號 J23-125 立柱間距離/mm 620公稱壓力/kN 1250 導(dǎo)軌間距離/mm /前后 710滑塊行程/mm 130工作臺尺寸/mm 左右 1100前后 370行程次數(shù)/（次·min -1） 38滑塊底部尺寸/mm 左右 430直徑 60最大閉合高度/mm 318模柄孔尺寸/mm 深度 85最大裝模高度/mm 480 電動機(jī)功率/kW 15前后 2320工作臺板厚度/mm 80mm外形尺寸/mm 左右 173519 3.5 落料沖孔模零件的設(shè)計計算3.5.1 凸模①結(jié)構(gòu)形式整體臺階形式 直接連接形式 壓配連接形式圖 3.4 凸模連接形式由于該凸模的結(jié)構(gòu)比較簡單，這里選用連接形式是整體臺階形式。②凸模長度mLmL2.60.357,6584921 ????（13）③凸模材料對于模具壽命要求高的凸模應(yīng)選 Cr12、Cr12MoV、SKD11、D2 等合金工具鋼制造，HRC 取 58~62。這里選用的是 Cr12MoV。20 ④凸凹模固定方式凸模固定板整體臺階固定。圖 3.5 凸模示意圖3.5.2 凹模①洞口類型圖 3.6 凹模洞口類型其中 a、b、c 型為直筒式刃口凹模。優(yōu)點(diǎn)是制造方便，刃口強(qiáng)度高，刃磨后工作部分尺寸不變，廣泛用于沖裁公差較小，形狀復(fù)雜的的精密制件；缺點(diǎn)是因廢料或制件在洞壁內(nèi)的聚集而增大了推件力和凹模的脹裂力，給凸、凹模的強(qiáng)度都帶來了不利的影響。一般復(fù)合模和上出件的沖裁模用 a、c 型，下出件的用 b、a 型。d、e 型是錐21 筒式刃口，在凹模內(nèi)不聚集材料，側(cè)壁磨損小，但刃口強(qiáng)度差，刃磨后口徑向尺寸略有增大。 [16]綜上所述，本次設(shè)計選 a）形式的凹模.外形尺寸為 m203?②固定方法螺釘固定，銷釘定位圖 3.7 凹模示意圖3.5.3 定位零件①擋料銷擋位銷的作用是擋住條料搭邊或沖壓件輪廊以限制條料的送進(jìn)距離。國家標(biāo)準(zhǔn)中常見的擋料銷有三種形式:固定擋料銷、活動檔料銷、和始用擋料銷。固定擋料銷安裝在凹模上，用來控制條料的進(jìn)距，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。由于安裝在凹模上，安裝孔可能會造成凹模強(qiáng)度的削弱，常用的結(jié)構(gòu)有圓形和鉤形擋料銷?；顒訐趿箱N常22 用于倒裝復(fù)合模中。始用擋料銷用于級進(jìn)模中開始定位。固定擋料銷活動檔料銷圖 3.8 擋料銷綜合考慮之下，由于本沖裁模具為倒裝復(fù)合模，采用固定和活動擋料銷。 《沖壓模具設(shè)計大典》查得固定擋料銷型號為：A10 GB/T7649.10；活動擋料 銷型號為：6?14 GB/T7649.9-2008。3.5.4 卸料零件①卸料零件形式 卸料板是將沖裁后卡箍在凸?；蛲拱寄Ｉ系闹萍驈U料卸掉，保證下次沖壓正常進(jìn)行。本設(shè)計研究工件才沖裁過程中運(yùn)用到的工序都是常見的工序，像拉深和切邊等都是非常常見的沖裁工序。常見的卸料方式分為以下兩種：剛性卸料：運(yùn)用對象是制件的材料硬度比較高，材料厚度比較后，并且制件精度比較高的沖裁件卸料。彈性卸料：運(yùn)用對象是制件的材料比較軟，材料比較薄，并且制件精度要求比較低的沖裁件卸料。23 彈性元件的選擇應(yīng)滿足卸料力和沖模結(jié)構(gòu)的要求。設(shè)計時可參考《沖壓模具設(shè)計大典》 。圖（a）為用橡膠塊直接卸料；圖（c）(e)為倒裝式卸料；圖（d）是一種組合式的卸料板，該卸料板為細(xì)長小凸模導(dǎo)向，而小導(dǎo)柱 4 又對卸料板導(dǎo)向。采用圖（b）結(jié)構(gòu)時，凸臺部分的設(shè)計高度 h=H-(0.1～0.3)t.圖 3.9 卸料形式此沖壓模具用于較硬且精度要求不高的工件的沖裁卸料，綜合考慮采用圖(e)型倒裝式彈壓卸料。②外形尺寸外部尺寸：200×200?6mm；內(nèi)部尺寸：160?160?6mm,其中卸料板厚度 t=30mm.3.5.5 彈性元件選取彈性元件根據(jù)卸料力和沖模結(jié)構(gòu)的要求選擇。壓料力： 沖裁件厚 t=3mm, 采用圓形彈簧，數(shù)目為NFQ3.14089.5372.0???7（均布） 。所以每個圓形彈簧承受力為 3357.57N頂件力： ，沖裁件厚 t=3mm, 采用圓形彈KQp 48.762簧板，數(shù)目為 7（均布） 。所以每個圓形彈簧承受力為 1880.24N24 橡膠允許承受的載荷較大，且安裝調(diào)整方便，是沖壓模具中使用廣泛的彈性元件。橡膠工作壓力 F=A?Q式中 F——橡膠板工作壓力A——橡膠板的橫截面積Q——橡膠板的單位壓力，一般取 2-3MP。查《沖壓模具設(shè)計大典》P445-446 頁，綜合考慮采用表 20.1.42 第一種圓形橡膠板形式，表 3.3 橡膠的數(shù)量及參數(shù)3.5.6 固定零件①固定板上模采用橡膠 橡膠數(shù)量 每個橡膠力 選螺釘 d 單位壓力 q 橡膠直徑 D 取標(biāo)準(zhǔn) D H4 3357.574313 12 3 39.56479654 40 20下模頂料橡膠 數(shù)量 力 螺釘 單位壓力 q 直徑 D 取標(biāo)準(zhǔn) D H2 1880.241615 12 3 30.65891307 40 20