　　　本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高了我的独立工作能力。本设计通过对固定夹的复合模设计的工艺性分析，确定了正确的工艺方案。从而对模具设计方案，以及冲压设备作出了分析与选择。通过分析决定采用复合模形式，然后参考其他模具结构以及查手册和计算设计。当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图，非标准零件的零件图，工件的加工工艺卡片，工艺规程卡片，非标准零件的加工工艺过程卡片。　　

关键词：冷冲压；复合模；设计

毕业设计说明书（论文）中文摘要I

毕业设计说明书（论文）外文摘要II

目录III

前言1

第一章绪论2

1.1 冲压模具的现状2

1.1.1 模具工业现状2

1.1.2 模具工业技术结构现状3

1.1.3 模具工业配套材料，标准间结构现状4

1.1.4 模具工业产业组织结构现状5

1.2 模具的发展趋势5

1.2.1 模具CAD/CAE/CAM的发展方向5

1.2.2 模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展6

1.2.3 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同7

1.3 冷冲压模具分类与特点7

第二章零件的工艺分析和工艺方案的确定9

2.1 冲压弯曲件的工艺分析9

2.2 确定工艺方案及模具的结构形式10

2.3 零件的工艺分析10

2.3.1 计算毛坯尺寸10

2.4 排样、计算条料宽度及步距的确定13

2.4.1 搭边值的确定13

2.4.2 条料宽度的确定14

2.4.3 导板间间距的确定15

2.4.4 排样15

2.4.5 材料利用率的计算：16

第三章冲裁力的计算18

3.1 计算冲裁力的公式18

3.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力18

3.2.1 总冲裁力：18

3.2.2 卸料力Fx的计算19

3.2.3 推料力Ft的计算20

3.2.4 顶件力Fd的计算20

3.2.5 弯曲力FC的计算20

3.2.6 总的冲压力的计算21

第四章模具压力中心与计算22

第五章冲裁模间隙的确定23

第六章刃口尺寸的计算25

6.1 刃口尺寸计算的基本原则25

6.2 刃口尺寸的计算25

6.3 计算凸、凹模刃口的尺寸26

6.4 冲裁刃口高度28

6.5 弯曲部分刃口尺寸的计算29

6.5.1 最小相对弯曲半径rmin/t29

6.5.2 弯曲部分工作尺寸的计算29

第七章主要零部件的设计33

7.1 工作零件的结构设计33

7.1.1 凹模的设计33

7.1.2 凸凹模的设计35

7.1.3 外形凸模的设计35

7.1.4 内孔凸模设计35

7.1.5 弯曲凸模的设计36

7.2 卸料部分的设计36

7.2.1 卸料板的设计36

7.2.2 卸料弹簧的设计36

7.3 定位零件的设计38

7.4 模架及其它零件的设计39

7.4.1 上下模座39

7.4.2 模柄39

7.4.3 模具的闭合高度：40

第八章模具总装图41

第九章压力机的选择42

结论43

参考文献44

致谢45

如图2—1所示零件图。

生产批量：大批量;

材料：08钢;

　　　该材料，经退火及时效处理，具有较高的强度、硬度，适合做中等强度的零件。

　　　尺寸精度：零件图上的尺寸除了四个孔的定位尺寸标有偏差外，其他的形状尺寸均未标注公差，属自由尺寸，可安IT14级确定工件的公差。

　　　经查公差表，各尺寸公差为：?70+0。36 40 0-0.62 500-0.62

　　　四个孔的位置公差为：34±0.25 26±0.2

　　　工件结构形状：制件需要进行落料、冲孔、弯曲三道基本工序，尺寸较小。

　　　结论：该制件可以进行冲裁

制件为大批量生产，应重视模具材料和结构的选择，保证磨具的复杂程度和模具的寿命。

2.2 确定工艺方案及模具的结构形式

　　　根据制件的工艺分析，其基本工序有落料、冲孔、弯曲三道基本工序，按其先后顺序组合，可得如下几种方案;

落料——弯曲——冲孔；单工序模冲压

落料——冲孔——弯曲；单工序模冲压。

冲孔——落料——弯曲；连续模冲压。

冲孔——落料——弯曲；复合模冲压。

方案（1）（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内

完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。

　　　方案（3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必然使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。

　　　方案（4）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低的工人的劳动强度，所以此方案最为合适。

　　　根据分析采用方案（4）复合冲裁。

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内容简介：: 南京工程学院毕业设计任务书材料工程学院模具设计与制造专业设计题目模具设计学生姓名班级起止日期 2012/12/102013/4/30 指导教师教研室主任查光成发任务书日期 2012年12月30日1.毕业设计的原始数据：(1)产品图及其技术要求； (2)生产批量：中批量。2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)： (1)绘制产品零件图；(2)查阅资料并就自己承当的课题方向写出开题报告（严格按统一格式）；(3)完成产品的工艺设计及模具设计并绘制模具及模具零件的工程图；(4)按规定格式和要求用Word打印设计说明书一份；(5)用PowerPoint或其它软件制作答辩提纲一份。3.毕业设计应完成的技术文件：(1)产品零件图；(2)开题报告（格式见校园网）； (3)模具装配图及各零件图；(4)设计计算说明书；(5)上述所有文档的刻录光盘一张。4.主要参考文献：(1)王孝培主编.冲压手册(第2版).北京：机械工业出版社，2004.4(2)贾俐俐主编. 冲压工艺与模具设计.北京：人民邮电出版社，2008.9(3) 中国模具设计大典编委会编.中国模具设计大典.南昌：江西科技出版社，2006.7(4) 杂志期刊：中国机械工程，塑性工程学报，锻压技术，模具工业等(5) 电子资料查询：Google，Baidu，CNKI知网，校园网上的电子阅览室等。5.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起止日期工作内容备注第一周1、熟悉课题，查阅并收集有关资料，为写开题报告做准备；2、绘制产品零件图；3完成工艺性分析，提出设计方案；检查零件图和方案第二周第三周1、写出开题报告初稿。2、完成工艺计算；3、完成模具零件结构形式确定及设计，选择设备。检查开题报告第四周第五周1、第4周完成开题报告的最后定稿；2、绘制模具草图检查开题报告与模具结构草图第六周第七周绘制模具装配图及各设计件零件图检查图（电子版）第八周编写设计说明书，打印并准备答辩教研室审查意见：室主任 2012年12月30 日学院审查意见：教学院长 2012年12月30 日南京工程学院毕业设计开题报告课题名称：固定夹的复合模设计学生姓名：高小敏指导教师：何玉林所在学院：江苏财经职业技术学院专业名称：数控加工与模具设计南京工程学院2013年 1月 10日说明1根据教育部对毕业设计（论文）的评估标准，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第4周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。学士学位毕业设计(论文)开题报告学生姓名高小敏学号088811202049专业数控加工与模具设计指导教师姓名何玉林职称讲师所在学院江苏财经职业技术学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称固定夹的复合模设计毕业设计的内容和意义1.主要内容本次毕业设计主要是针对图1所示的产品完成其成形工艺及模具设计，具体地说需要完成如下各项任务：（1）绘制产品零件图（二维和三维）；（2）查阅资料并就自己承当的课题方向写出开题报告；（3）完成产品的工艺设计及模具设计并绘制模具及模具零件的工程图；（4）按规定格式和要求用Word打印毕业设计（论文）一份；图1 固定夹三维图2.意义进行毕业设计是对我们理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试，这是进行毕业设计的第一个目的。也是为了培养我们综合运用我们所学的基础理论、专业知识、基本技能研究和处理问题的能力。在学习期间，已经按照学校的规定，学完了公共课、基础课、专业课以及选修课等，每门课程也都经过了考试或考查。学习期间的这种考核是单科进行，但毕业设计则不同，它不是单一地对我们进行某一学科已学知识的考核，而是着重考查我们运用所学知识对某一问题进行探讨和研究的能力。是让我们对四年所学知识和技能进行系统化、综合化运用、总结和深化的过程。通过考察、立题、收集素材、设计方案、工艺制作等过程锻炼了我的思维能力动手能力还检验了我们掌握技能的熟练程度。文献综述近年来，我国冲压模水平已有很大提高。大型冲压模已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1、模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，文献综述样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 2、模具设计与制造能力状况在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面已基本达到了国际水平，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。 3、专业化程度及分布状况我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由文献综述于自配比例高，所以冲压模生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。参考文献1王海明主编.机械制造技术M.北京:中国农业出版社, 2004. 72张鼎承主编.冲模设计手册.北京:机械工业出版社，1999.53阎其凤主编.模具设计与制造.北京:机械工业出版社，1995.114翁其金主编.冲压工艺与冲模设计.北京:机械工业出版社，1999.55李正风主编.机械设计基础M.上海:上海交通大学出版社，2005.16许发樾主编.模具设计应用实例.北京:机械工业出版社，1999,57刘力主编.机械制图. 北京:高等教育出版社.第二版，2004.78曾欣主编.塑料模具与冲压模具.宜宾:宜宾职业技术学院.9史铁梁主编.冷冲模设计指导.北京：机械工业出版社，1996.710薛启翔主编.新编冲压工计算手册.北京:机械工业出版社，2004.311陈剑鹤主编.冷冲压工艺与模具设计.北京: 机械工业出版社，2001.9研究内容1设计、研究思路本次设计按照工艺分析工艺方案确定模具结构设计的思路进行。2课题研究的主要内容该零件的材料为08钢，为极软的碳素钢，强度、硬度很低，而韧性和塑性极高，具有良好的深冲、拉延、弯曲和镦粗等冷加工性能、焊接性能。且该零件形状简单，弯曲半径大于材料允许的最小弯曲半径，可以考虑采用复合冲压的形式。该零件尺寸较小，因此加工精度较高，但一般冲压都能满足其尺寸精度的要求。综合以上分析，得出的结论是：该零件工艺性能较好，适于冲压。压盖零件图如图2所示：图2 压盖零件图1）方案对比该工件包括落料、冲孔、弯曲三个基本工序可以采用以下三种工艺方案：(1) 落料弯曲冲孔；单工序模冲压(2) 落料冲孔弯曲；单工序模冲压。(3) 冲孔落料弯曲；连续模冲压。(4) 冲孔落料弯曲；复合模冲压。2）方案分析方案（1）（2）属于单工序模冲裁工序冲裁模指在压力机一次行程内完成一个冲压工序的冲裁模。由于此制件生产批量大，尺寸又较小，这两种方案生产效率较低，操作也不安全，劳动强度大，故不宜采用。方案（3）属于连续模，是指压力机在一次行程中，依次在模具几个不同的位置上同时完成多道冲压工序的模具。于制件的结构尺寸小，厚度小，连续模结构复杂，又因落料在前弯曲在后，必须使弯曲时产生很大的加工难度，因此，不宜采用该方案。方案（4）属于复合冲裁模，复合冲裁模是指在一次工作行程中，在模具同一部位同时完成数道冲压工序的模具。采用复合模冲裁，其模具结构没有连续模复杂，生产效率也很高，又降低了工人的劳动强度，所以此方案最为合适。 3）方案确定比较上述四种工艺方案，方案(4)最佳。研究内容3解决的关键问题本课题采用UG进行三维造型，用AutoCAD进行二维绘图，通过对零件结构、尺寸、材料性能的深入了解，确定了初步的工艺方案，通过计算得出该零件的展开尺寸，并考虑到弯曲带来的影响，决定了不同位置的孔的冲裁顺序，由此确定了完整的工艺方案。4预期成果（1）产品零件二维图、三维造型图；（2）开题报告一份；（毕业设计的内容和意义、文献综述、研究内容、研究计划、特色与创新）（3）模具装配图及各零件图；（4）设计说明书一份及光盘。研究计划第一周 1、熟悉课题，查阅并收集有关资料，为写开题报告做准备； 2、绘制产品零件图； 3、完成工艺性分析，提出设计方案；第二周 1、写出开题报告初稿；第三周 2、完成工艺计算； 3、完成模具零件结构形式确定及设计，选择设备；第四周 1、第4周完成开题报告的最后定稿；第五周 2、绘制模具草图；第六周绘制模具装配图及各设计件零件图第七周第八周编写设计说明书，打印并准备答辩特色与创新模具设计中应用了大量的二维绘图软件,使产品更具直观性,便于设计和制造。由产品结构、尺寸及材料性能确定了工艺方案。指导教师意见指导教师签名：2012年12月28 日教研室意见主任签名： 2012年12月28 日学院意见教学院长签名： 2012年12月28日毕业设计题目固定夹的复合模设计设计者高小敏2013 4 24 零件图的介绍生产批量大批量材料 08钢该材料经退火及时效处理具有较高的强度硬度适合做中等强度的零件工艺方案的确定落料弯曲冲孔单工序模冲压落料冲孔弯曲单工序模冲压冲孔落料弯曲连续模冲压冲孔落料弯曲复合模冲压根据分析采用方案 4 复合冲裁零件的展开尺寸这个零件中有弯曲部分则需要我们计算出零件的展开尺寸经计算后的展开尺寸为 L 48 mm 零件的排样图此零件的排样可使用横排和纵排计算两种排样方式材料的利用率比较后决定采用横排刃口尺寸的确定落料部分落料时以凹模为设计基准首先确定凹模尺寸再根据合理间隙确定凸模尺寸冲孔部分冲孔时以凸模为设计基准首先确定凸模尺寸再根据合理间隙确定凹模尺寸压力机的选择通过校核该冲裁件所需的冲裁力为145 22KN 选择开式双柱可倾压力机J23 25能够满足使用要求其主要技术参数如下公称压力 250KN滑块行程 65mm最大闭合高度 270mm最大装模高度 220mm作台尺寸前后左右 370mm 560mm垫板尺寸厚度孔径 50mm 200mm模柄孔尺寸 40mm 60mm最大倾角高度 30 模具的总装配敬请各位老师批评指正谢谢南京工程学院毕业设计说明书（论文）南京工程学院毕业设计说明书(论文)作者：高小敏学号： 088811202049 学院（系、部）：机械与电子工程系专业：数控加工与模具设计题目：固定夹的复合模设计指导者：何玉林讲师评阅者： 2013 年4 月南京45- -毕业设计说明书（论文）中文摘要固定夹的复合模设计本论文应用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压模具设计工作的实际训练从而培养和提高了我的独立工作能力。本设计通过对固定夹的复合模设计的工艺性分析，确定了正确的工艺方案。从而对模具设计方案，以及冲压设备作出了分析与选择。通过分析决定采用复合模形式，然后参考其他模具结构以及查手册和计算设计。当所有的参数计算完后，对模具的装配方案，对主要零件的设计和装配要求技术要求都进行了分析。在设计过程中除了设计说明书外，还包括模具的装配图，非标准零件的零件图，工件的加工工艺卡片，工艺规程卡片，非标准零件的加工工艺过程卡片。关键词：冷冲压；复合模；设计毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Design of compound die for fixing clampAbstract:The application of the professional practical training courses theory and practical knowledge of a cold stamping die design work to develop and improve my ability to work independently. This design through the analysis process of the compound die design of the retaining clip, correct technology scheme was determined. Thus the mold design, and stamping equipment has made the analysis and choice. Through the analysis of decision with compound die form, then the reference other mold structure and manual search and design calculation. When all of the parameter calculation is finished, the mold assembly program, the main parts of the design and assembly requirements of the technical requirements are analyzed. In the design process, in addition to the design specifications, but also including the mold assembly drawing, non-standard parts drawings, the workpiece card processing technology, process cards, process cards non standard parts. Keywords: Cold stamping compound die; Design; 目录毕业设计说明书（论文）中文摘要I毕业设计说明书（论文）外文摘要II目录III前言1第一章绪论21.1 冲压模具的现状21.1.1 模具工业现状21.1.2 模具工业技术结构现状31.1.3 模具工业配套材料，标准间结构现状41.1.4 模具工业产业组织结构现状51.2 模具的发展趋势51.2.1 模具CAD/CAE/CAM的发展方向51.2.2 模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展61.2.3 模具工业新工艺、新理念和新模式逐步得到了认同71.3 冷冲压模具分类与特点7第二章零件的工艺分析和工艺方案的确定92.1 冲压弯曲件的工艺分析92.2 确定工艺方案及模具的结构形式102.3 零件的工艺分析102.3.1 计算毛坯尺寸102.4 排样、计算条料宽度及步距的确定132.4.1 搭边值的确定132.4.2 条料宽度的确定142.4.3 导板间间距的确定152.4.4 排样152.4.5 材料利用率的计算：16第三章冲裁力的计算183.1 计算冲裁力的公式183.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力183.2.1 总冲裁力：183.2.2 卸料力Fx的计算193.2.3 推料力Ft的计算203.2.4 顶件力Fd的计算203.2.5 弯曲力FC的计算203.2.6 总的冲压力的计算21第四章模具压力中心与计算22第五章冲裁模间隙的确定23第六章刃口尺寸的计算256.1 刃口尺寸计算的基本原则256.2 刃口尺寸的计算256.3 计算凸、凹模刃口的尺寸266.4 冲裁刃口高度286.5 弯曲部分刃口尺寸的计算296.5.1 最小相对弯曲半径rmin/t296.5.2 弯曲部分工作尺寸的计算29第七章主要零部件的设计337.1 工作零件的结构设计337.1.1 凹模的设计337.1.2 凸凹模的设计357.1.3 外形凸模的设计357.1.4 内孔凸模设计357.1.5 弯曲凸模的设计367.2 卸料部分的设计367.2.1 卸料板的设计367.2.2 卸料弹簧的设计367.3 定位零件的设计387.4 模架及其它零件的设计397.4.1 上下模座397.4.2 模柄397.4.3 模具的闭合高度：40第八章模具总装图41第九章压力机的选择42结论43参考文献44致谢45前言改革开放以来，随着国民经济的高速发展，工业产品的品种和数量的不断增加，更新换代的不断加快，在现代制造业中，企业的生产一方面朝着多品种、小批量和多样式的方向发展，加快换型，采用柔性化加工，以适应不同用户的需要；另一方面朝着大批量，高效率生产的方向发展，以提高劳动生产率和生产规模来创造更多效益，生产上采取专用设备生产的方式。模具，做为高效率的生产工具的一种，是工业生产中使用极为广泛与重要的工艺装备。采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工出的零件与制件可以一次成形，不需进行再加工；能制造出其它加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产的自动化的特点。第一章绪论1.1 冲压模具的现状1.1.1 模具工业现状由于历史原因形成的封闭式、“大而全”的企业特征，我国大部分企业均设有模具车间，处于本厂的配套地位，自70年代末才有了模具工业化和生产专业化这个概念。模具工业主要生产能力分散在各部门主要产品厂内的工模具车间，所生产的模具基本自产自用。据粗略估计，产品厂的模具生产能力占全国模具生产能力的75，他们的装备水平较好，技术力量较强，生产潜力较大，但主要为本厂产品服务，与市场联系较少，经营机制不灵活，不能发挥人力物力的潜力。模具专业厂全国只有二百家左右，商品模具只占总数的20左右，模具标准件的商品率也不到20。由于受旧管理体制的影响较深，缺乏统筹规划和组织协调，存在着“中而全”，“小而全”的结构缺陷，生产效率不高，经济效益较差。模具行业的生产小而散乱，跨行业、投资密集，专业化、商品化和技术管理水平都比较低。现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快，对模具的需求量加大。一般模具国内可以自行制造，但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模大型精密塑料模复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口，近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门发展的需要，模具工业面临着进一步技术结构调整和加速国产化的繁重任务。改革开放20多年来，我国(除港台地区外，下同)的模具工业获得了飞速的发展，设计、制造加工能力和水平、产品档次都有了很大的提高。据不完全统计，全国现有模具专业生产厂、产品厂配套的模具车间（分厂）近17000家，约60万从业人员，年模具总产值达200亿元人民币。但是，我国模具工业现有能力只能满足需求量的60左右，还不能适应国民经济发展的需要。目前，国内需要的大型、精密、复杂和长寿命的模具还主要依靠进口。据海关统计，1997年进口模具价值6.3亿美元，这还不包括随设备一起进口的模具；1997年出口模具仅为7800万美元。1997年中国模具工业协会对下属的209家骨干企业（含产品厂的模具车间）的统计资料表明，其模具总产值13.7亿元人民币，进口模具大约为336万美元。目前我国模具工业的技术水平和制造能力，是我国国民经济建设中的薄弱环节和制约经济持续发展的瓶颈。按照中国模具工业协会的划分，我国模具基本分为10大类，其中，冲压模和塑料成型模两大类占主要部分。按产值计算，目前我国冲压模占50左右，塑料成形模约占20，拉丝模（工具）约占10，而世界上发达工业国家和地区的塑料成形模比例一般占全部模具产值的40以上。我国冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到35um，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平。我国的塑料成形模具设计，制作技术起步较晚，整体水平还较低。目前单型腔，简单型腔的模具达70以上，仍占主导地位。一模多腔精密复杂的塑料注射模，多色塑料注射模已经能初步设计和制造。模具平均寿命约为80万次左右，主要差距是模具零件变形大、溢边毛刺大、表面质量差、模具型腔冲蚀和腐蚀严重、模具排气不畅和型腔易损等，注射模精度已达到5um以下，最高寿命已突破2000万次，型腔数量已超过100腔，达到了80年代中期至90年代初期的国际先进水平。1.1.2 模具工业技术结构现状我国模具工业目前技术水平参差不齐，悬殊较大。从总体上来讲，与发达工业国家及港台地区先进水平相比，还有较大的差距。在采用CAD/CAM/CAE/CAPP等技术设计与制造模具方面，无论是应用的广泛性，还是技术水平上都存在很大的差距。在应用CAD技术设计模具方面，仅有约10%的模具在设计中采用了CAD，距抛开绘图板还有漫长的一段路要走；在应用CAE进行模具方案设计和分析计算方面，也才刚刚起步，大多还处于试用和动画游戏阶段；在应用CAM技术制造模具方面，一是缺乏先进适用的制造装备，二是现有的工艺设备（包括近10多年来引进的先进设备）或因计算机制式（IBM微机及其兼容机、HP工作站等）不同，或因字节差异、运算速度差异、抗电磁干扰能力差异等，联网率较低，只有5%左右的模具制造设备近年来才开展这项工作；在应用CAPP技术进行工艺规划方面，基本上处于空白状态，需要进行大量的标准化基础工作；在模具共性工艺技术，如模具快速成型技术、抛光技术、电铸成型技术、表面处理技术等方面的CAD/CAM技术应用在我国才刚起步。计算机辅助技术的软件开发，尚处于较低水平，需要知识和经验的积累。我国大部分模具厂、车间的模具加工设备陈旧，在役期长、精度差、效率低，至今仍在使用普通的锻、车、铣、刨、钻、磨设备加工模具，热处理加工仍在使用盐浴、箱式炉，操作凭工人的经验，设备简陋，能耗高。设备更新速度缓慢，技术改造，技术进步力度不大。虽然近年来也引进了不少先进的模具加工设备，但过于分散，或不配套，利用率一般仅有25%左右，设备的一些先进功能也未能得到充分发挥。缺乏技术素质较高的模具设计、制造工艺技术人员和技术工人，尤其缺乏知识面宽、知识结构层次高的复合型人才。中国模具行业中的技术人员，只占从业人员的8%12%左右，且技术人员和技术工人的总体技术水平也较低。1980年以前从业的技术人员和技术工人知识老化，知识结构不能适应现在的需要；而80年代以后从业的人员，专业知识、经验匮乏，动手能力差，不安心，不愿学技术。近年来人才外流不仅造成人才数量与素质水平下降，而且人才结构也出现了新的断层，青黄不接，使得模具设计、制造的技术水平难以提高。1.1.3 模具工业配套材料，标准间结构现状近10多年来，特别是“八五”以来，国家有关部委已多次组织有关材料研究所、大专院校和钢铁企业，研究和开发模具专用系列钢种、模具专用硬质合金及其他模具加工的专用工具、辅助材料等，并有所推广。但因材料的质量不够稳定，缺乏必要的试验条件和试验数据，规格品种较少，大型模具和特种模具所需的钢材及规格还有缺口。在钢材供应上，解决用户的零星用量与钢厂的批量生产的供需矛盾，尚未得到有效的解决。另外，国外模具钢材近年来相继在国内建立了销售网点，但因渠道不畅、技术服务支撑薄弱及价格偏高、外汇结算制度等因素的影响，目前推广应用不多。模具加工的辅助材料和专用技术近年来虽有所推广应用，但未形成成熟的生产技术，大多仍还处于试验摸索阶段，如模具表面涂层技术、模具表面热处理技术、模具导向副润滑技术、模具型腔传感技术及润滑技术、模具去应力技术、模具抗疲劳及防腐技术等尚未完全形成生产力，走向商品化。一些关键、重要的技术也还缺少知识产权的保护。我国的模具标准件生产，80年代初才形成小规模生产，模具标准化程度及标准件的使用覆盖面约占20%，从市场上能配到的也只有约30个品种，且仅限于中小规格。标准凸凹模、热流道元件等刚刚开始供应，模架及零件生产供应渠道不畅，精度和质量也较差。1.1.4 模具工业产业组织结构现状我国的模具工业相对较落后，至今仍不能称其为一个独立的行业。我国目前的模具生产企业可划分为四大类：专业模具厂，专业生产外供模具；产品厂的模具分厂或车间，以供给本产品厂所需的模具为主要任务；三资企业的模具分厂，其组织模式与专业模具厂相类似，以小而专为主；乡镇模具企业，与专业模具厂相类似。其中以第一类数量最多，模具产量约占总产量的70%以上。我国的模具行业管理体制分散。目前有19个大行业部门制造和使用模具，没有统一管理的部门。仅靠中国模具工业协会统筹规划，集中攻关，跨行业，跨部门管理困难很多。模具适宜于中小型企业组织生产，而我国技术改造投资向大中型企业倾斜时，中小型模具企业的投资得不到保证。包括产品厂的模具车间、分厂在内，技术改造后不能很快收回其投资，甚至负债累累，影响发展。虽然大多数产品厂的模具车间、分厂技术力量强，设备条件较好，生产的模具水平也较高，但设备利用率低。我国模具价格长期以来同其价值不协调，造成模具行业“自身经济效益小，社会效益大”的现象。“干模具的不如干模具标准件的，干标准件的不如干模具带件生产的。干带件生产的不如用模具加工产品的”之类不正常现象存在，极大地挫伤了模具企业（包括模具车间和分厂）职工的积极性。这也是模具行业留不住人才，青年技术人员和青年工人不愿学技术的原因之一。1.2 模具的发展趋势1.2.1 模具CAD/CAE/CAM的发展方向（1）模具软件功能集成化模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国Delcam公司的系列化软件就包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、塑料模设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等。集成化程度较高的软件还包括：Pro/ENGINEER、UG和CATIA等。国内有上海交通大学金属塑性成型有限元分析系统和冲裁模CAD/CAM系统；北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压模CAD/CAE/CAM系统等。（2）模具设计、分析及制造的三维化传统的二维模具结构设计已越来越不适应现代化生产和集成化技术要求。模具设计、分析、制造的三维化、无纸化要求新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享。如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等软件具备参数化、基于特征、全相关等特点，从而使模具并行工程成为可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert，Delcam公司的Ps-mold及日立造船的Space-E/mold均是3D专业注塑模设计软件，可进行交互式3D型腔、型芯设计、模架配置及典型结构设计。澳大利亚Moldflow公司的三维真实感流动模拟软件MoldflowAdvisers已经受到用户广泛的好评和应用。国内有华中理工大学研制的同类软件HSC3D4.5F及郑州工业大学的Z-mold软件。面向制造、基于知识的智能化功能是衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。如Cimatron公司的注塑模专家软件能根据脱模方向自动产生分型线和分型面，生成与制品相对应的型芯和型腔，实现模架零件的全相关，自动产生材料明细表和供NC加工的钻孔表格，并能进行智能化加工参数设定、加工结果校验等。（3）模具软件应用的网络化趋势随着模具在企业竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。美国在其21世纪制造企业战略中指出，到2006年要实现汽车工业敏捷生产/虚拟工程方案，使汽车开发周期从40个月缩短到4个月。1.2.2 模具检测、加工设备向精密、高效和多功能方向发展（1）模具检测设备的日益精密、高效精密、复杂、大型模具的发展，对检测设备的要求越来越高。现在精密模具的精度已达23m，目前国内厂家使用较多的有意大利、美国、日本等国的高精度三坐标测量机，并具有数字化扫描功能。如东风汽车模具厂不仅拥有意大利产3250mm3250mm三坐标测量机，还拥有数码摄影光学扫描仪，率先在国内采用数码摄影、光学扫描作为空间三维信息的获得手段，从而实现了从测量实物建立数学模型输出工程图纸模具制造全过程，成功实现了逆向工程技术的开发和应用。这方面的设备还包括：英国雷尼绍公司第二代高速扫描仪(CYCLON SERIES2)可实现激光测头和接触式测头优势互补，激光扫描精度为0.05mm，接触式测头扫描精度达0.02mm。另外德国GOM公司的ATOS便携式扫描仪，日本罗兰公司的PIX-30、PIX-4台式扫描仪和英国泰勒霍普森公司的TALYSCAN150多传感三维扫描仪分别具有高速化、廉价化和功能复合化等特点。（2）数控电火花加工机床日本沙迪克公司采用直线电机伺服驱动的AQ325L、AQ550LLS-WEDM具有驱动反应快、传动及定位精度高、热变形小等优点。瑞士夏米尔公司的NCEDM具有P-E3自适应控制、PCE能量控制及自动编程专家系统。另外有些EDM还采用了混粉加工工艺、微精加工脉冲电源及模糊控制(FC)等技术。（3）高速铣削机床(HSM)铣削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速铣削具有工件温升低、切削力小、加工平稳、加工质量好、加工效率高(为普通铣削加工的510倍)及可加工硬材料(0.4 （最小相对弯曲半径rmin/t）式中：R弯曲半径（mm） t材料厚度（mm）由于相对弯曲半径大于0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，应该先求变形区中性层曲率半径（mm）。=r0+xt 公式(21)式中：r0零件的内弯曲半径 t板料的厚度 x中性层位移系数表21 板料弯曲时中性层位移系数xr0/t0.10.20.30.40.50.60.70.81.01.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r0/t1.31.522.5345678X0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5查表21，x1=0.3 x2=0.45根据公式21 1=r1+x1t=1+0.31.2=1.36（mm）2= r2+x2t=6.8+0.451.2=7.34（mm）图22 计算展开尺寸示意图根据零件图上得知，圆角半径较大（R0.5t），弯曲件毛坯的长度公式为： L=L直+L圆弧公式（22）式中： L 弯曲件毛坯张开长度（mm） L直弯曲件各直线部分的长度（mm） L圆弧弯曲件各弯曲部分中性层长度之和（mm）在图22中： A= 公式（23）COSP=RA/(RA+RC) 公式（24）RA=1+0.36=1.36 （mm） RC=6.8+0.54=7.34（mm） B=7.34-0.6=6.74（mm）根据公式23 A=（mm）根据公式24 COSP=RA/(RA+RC)=1.36/(1.36+7.34)0.156（mm）则 P=artCOS0.156=81 2P=281=162根据公式22 L直=L总长-2A =40-28.6 =22.8（mm）L弯=2RA（P180）+2RC(P360）2=23.147.34(81/180)+23.141.36（81/360)2=24.6（mm）L=L直+L圆弧=22.8+24.59=47.4（mm）取L=48（mm）根据计算得：工件的展开尺寸为5048（mm）,如图23所示。图23 尺寸展开图2.4 排样、计算条料宽度及步距的确定2.4.1 搭边值的确定排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或影响送料工作。搭边值通常由经验确定，表所列搭边值为普通冲裁时经验数据之一。表22 搭边a和a1数值材料厚度圆件或类似圆件的工件矩形工件边长L50mm矩形工件边长L50mm工件间a1沿边a工件间a1沿边a工件间a1沿边a0.250.250.50.51.01.01.51.52.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.00.80.81.01.21.51.82.22.53.00.6t1.21.01.01.31.51.82.22.53.03.50.7t1.21.81.51.21.52.02.22.52.53.50.7t1.52.01.81.51.82.22.52.83.24.00.8t1.52.52.21.81.51.82.22.52.83.24.00.8t1.82.62.52.01.82.02.52.83.23.54.50.9t搭边值是废料，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损表22给出了钢（WC0.05%0.25%）的搭边值。对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数：钢（WC0.3%0.45%） 0.9钢（WC0.5%0.65%） 0.8硬黄铜 11.1 硬铝 11.2软黄铜，纯铜 1.2该制件是矩形工件，根据尺寸从表22中查出：两制件之间的搭边值a1=1.2（mm）,侧搭边值a=1.5(mm)。由于该制件的材料是08钢，所以两制件之间的搭边值为： a1=1.21=1.2 (mm)取a1=1.2(mm)侧搭边值 a=1.51=1.5(mm)取a=1.5(mm)2.4.2 条料宽度的确定计算条料宽度有三种情况需要考虑；有侧压装置时条料的宽度。无侧压装置时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。条料宽度公式：B0-=（Dmax+2a）公式（23）其中条料宽度偏差上偏差为0，下偏差为，见表23条料宽度偏差。D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。a侧搭边值。查表23条料宽度偏差为0.15根据公式2 3 B0-=（Dmax+2a）=（50+21.5）0-0.20 =530-0.20表23 条料宽度公差(mm)条料宽度B/mm材料厚度t/mm0.50.5112200.050.080.1020300.080.100.1530500.100.150.202.4.3 导板间间距的确定导料板间距离公式：A=B+Z 公式（24）Z导料板与条料之间的最小间隙（mm）；查表24得Z=5mm 根据公式24 A= B+Z =53+5 =58（mm）表24 导料板与条料之间的最小间隙Zmin（mm）材料厚度t/mm有侧压装置条料宽度B/mm100以下100以上0.50.51122334455555558888882.4.4 排样根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，所以模具冲裁件的公差等级较低。同时，因模具单面受力（单边切断时），不但会加剧模具的磨损，降低模具的寿命，而且也直接影响到冲裁件的断面质量。由于设计的零件是矩形零件，且四个孔均有位置公差要求，所以采用有费料直排法。2.4.5 材料利用率的计算：冲裁零件的面积为：F=长宽=5048=2400(mm2)毛坯规格为：5001000（mm）。送料步距为：h=Da1=48+1.2=49.2一个步距内的材料利用率为：n11=(nF/Bh)100%n为一个步距内冲件的个数。n11=(nF/Bh)100%=（12400/5349.2）100%=92.04%横裁时的条料数为：n1 =1000/B=1000/53=18.87 可冲18条，每条件数为：n2 =(500-a)/h=(500-1.5)/49.2 =10.13 可冲10件，板料可冲总件数为：n=n1n2=1810=180(件)板料利用率为：n12=(nF/5001000)=(1802400/5001000) 100%=86.4%纵裁时的条料数为：n1=500/B=500/53=9.434 可冲9条，每条件数为：n2=(1000-a)/h=(1000-1.5)/49.2=20.29 可冲20件，板料可冲总件数为：n= n1n2=920=180（件）板料的利用率为： n12=(nF/5001000)=(1802400/5001000) 100%=86.4% 横裁和纵裁的材料利用率一样，该零件采用横裁法。图24 排样图第三章冲裁力的计算3.1 计算冲裁力的公式计算冲裁力是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力F p一般可以按下式计算：Fp=KptL 公式（31）式中材料抗剪强度，见附表（MPa）；L冲裁周边总长（mm）；t材料厚度（mm）;系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均），润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数Kp，一般取13。当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度b代替，而取Kp=1的近似计算法计算。根据常用金属冲压材料的力学性能查出08钢的抗剪强度为260360(MPa)，取=350(MPa)3.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括:F总冲压力。 Fp总冲裁力。FQ卸料力FQ1推料力。FQ2顶件力FC弯曲力根据常用金属冲压材料的力学性能查出08钢的抗剪强度为260360 (MPa ) 3.2.1 总冲裁力：Fp=F1+F2 公式(32)F1落料时的冲裁力。 F2冲孔时的冲裁力.落料时的周边长度为：L1=2（50+48）=196（mm）根据公式51 F1=KptL =11.2196350 =82.32(KN)冲孔时的周边长度为：L2=4d=43.147=87.92（mm） F2= KptL =11.287.92350 =36.93(KN)总冲裁力：Fp=F1+F2=82.32+36.93=119.25(KN)表31 卸料力、推件力和顶件力系数料厚t/mmKxKtKd钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.030.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03铝、铝合金纯铜，黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09对于表中的数据，厚的材料取小值，薄材料取大值。3.2.2 卸料力Fx的计算 Fx=Kx Fp 公式(33) Kx卸料力系数。查表31得K0.040.05，取K0.05 根据公式33Fx=K Fp 0.05119.25 6(KN)3.2.3 推料力Ft的计算Ft=KtFp 公式(34) Kt推料力系数。查表31得Kt0.055, 取Kt=0.055 根据公式34 Ft=KtFp =0.055119.25 6.56(KN)3.2.4 顶件力Fd的计算Fd=KdFp 公式(35) Kd顶件力系数。查表31得Kd0.06, 取Kt=0.06 根据公式35 Fd=KdFp =0.06119.25 7.16(KN)3.2.5 弯曲力FC的计算影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量；弯曲件的形状和尺寸；模具结构及凸凹模间隙；弯曲方式等，因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。形弯曲件的经验公式为：Fu=0.7KBt2b/+t 公式(36)Fu冲压行程结束时不校正时的弯曲力。B弯曲件的宽度（mm）。t弯曲件的厚度（mm）。弯曲件的内弯曲半径（等于凸模圆角半径）（mm）。b弯曲材料的抗拉强度(MPa)(查机械手册b=400(MPa)。K安全系数，一般取1.3.根据公式36 Fu=0.7KBt2b/(+t) =0.71.3531.22400/(6.8+1.2) =3.47 (KN) 对于顶件或压料装置的弯曲模，顶件力或压料力可近似取弯曲力的30%80%。F压=80% Fu=80%3.47=2.78(KN) 弯曲力: FC= Fu+ F压=3.47+2.78=6.25(KN)3.2.6 总的冲压力的计算根据模具结构总的冲压力：F=Fp+Fx+Ft+Fd+FCF=Fp+Fx+Ft+Fd+FC=119.25+6+6.56+7.16+6.25=145.22(KN)根据总的冲压力，初选压力机为：开式双柱可倾压力机J2320。第四章模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置，为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大磨损，模具导向零件加速磨损，降低了模具和压力机的使用寿命。模具的压力中心，可安以下原则来确定：1、对称零件的单个冲裁件，冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、工件形状相同且分布对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0，0（x=0,y=0），即为所求模具的压力中心。Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln由于该零件是一个矩形图形，属于对称中心零件，所以该零件的压力中心在图形的几何中心O处。如图41所示：图41 压力中心第五章冲裁模间隙的确定设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值Zmin。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响，此外，冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。冲裁过程中，凸模与被冲的孔之间，凹模与落料件之间均有摩擦，间隙越小，模具作用的压应力越大，摩擦也越严重，而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小，并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制，虽然提高了模具寿命而，但出现间隙不均匀。因此，冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。由于硬吕与中碳刚的间隙取值是一样的，所以硬吕材料的间隙值与中碳刚的间隙取值一样。根据实用间隙表 51 查得材料08钢的最小双面间隙Zmin=0.126mm，最大双面间隙Zmax=0.180mm表51 冲裁模初始双面间隙材料厚度08、10、35、09Mn、Q23516Mn40、5065MnZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax小于0.5极小间隙0.50.60.70.80.91.01.21.51.752.02.12.52.753.0.3.54.04.55.56.06.58.00.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1260.1620.2200.2460.2600.3600.4000.4600.5400.6400.7200.9401.0800.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3600.3800.5000.5600.6400.7400.8801.0001.2801.4400.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.6800.7800.8400.9401.2000.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2400.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9200.9601.1001.2001.3001.6800.0400.0480.0640.0720.0900.1000.1320.1700.2200.2600.2800.3800.4200.4800.5800.6800.7800.9801.1400.0600.0720.0920.1040.1260.1400.1800.2300.3200.3800.4000.5400.6000.6600.7800.9201.0401.3201.5000.0400.0480.0640.0640.0900.0900.0600.0920.0920.1040.1260.126注：取08号钢冲裁皮革、石棉和纸板时，间隙的25%。第六章刃口尺寸的计算6.1 刃口尺寸计算的基本原则冲裁件的尺寸精度主要取决与模具刃口的尺寸的精度，模具的合理间隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。从生产实践中可以发现： 1、由于凸、凹模之间存在间隙，使落下的料和冲出的孔都带有锥度，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模的尺寸。 2、在尺量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。 3、冲裁时，凸、凹模要与冲裁件或废料发生摩擦，凸模越磨愈小，凹模越磨愈大，结果使间隙越来越大。由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时需要考虑以下原则： 1、落料件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙去在凹模上：设计冲孔模时，以凸模尺寸为基准，间隙去在凹模上。 2、考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料凹模时，凹模基本尺寸应取尺寸公差范围的较小尺寸；设计冲孔模时，凹模基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围的较大尺寸。这样在凸凹麽磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的制件。凸凹模间隙则取最小合理间隙值。 3、确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的公差要求。如果对刃口精度要求过高（即制造公差过小），会使模具制造困能，增加成本，延长生产周期；如果对刃口要求过低（即制造公差过大）则生产出来的制件有可能不合格，会使模具的寿命降低。若工件没有标注公差，则对于非圆形工件按国家“配合尺寸的公差数值”IT14级处理，冲模则可按IT11级制造；对于圆形工件可按IT17IT9级制造模具。冲压件的尺寸公差应按“入体”原则标注单项公差，落料件上偏差为零，下偏差为负；冲孔件上偏差为正，下偏差为零。6.2 刃口尺寸的计算冲裁模凹、凸模刃口尺寸有两种计算和标注的方法，即分别加工和配作加工两种方法。前者主要适用于圆形或简单规则形状的工件，后者主要适用于冲制薄材料的冲裁，或冲制复杂形状工件的冲裁，或单件生产的冲模。对于该工件形状比较简单，又是大批量生产，故采用分别加工法加工。设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸、凹模分别加工法的优点是：凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。其缺点是为了保证初期间隙在合理范围之内，需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足p+dZmax-Zmin，所以对模具制造的要求较高。 6.3 计算凸、凹模刃口的尺寸凸模与凹模采用分别加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸。1、落料模设工件的尺寸为，根据设计原理，落料时以凹模为设计基准。首先确定凹模尺寸，使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸，将凹模尺寸减小最小合理间隙值即得到凸模尺寸。其计算公式如下：公式（61）公式（62）式中 Dd 、Dp 落料凹模、凸模尺寸(mm)；Dmax 落料件的最大极限尺寸（mm）；磨损系数；工件的公差（mm）；、凹模、凸模的制造公差（mm）；Zmin 最小合理间隙（mm）。2、冲孔模设冲孔尺寸为，根据计算原则，冲孔时以凸模为设计基准。首先确定凸模尺寸，使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，将凸模尺寸增大最小合理间隙值即得到凹模尺寸。其计算公式如下：公式（63）公式（64）式中、冲孔凸模、凹模的尺寸（mm）；冲孔件孔的最小极限尺寸（mm）。3、孔心距孔心距属于模具刃口磨损后基本不变的尺寸。若工件上冲出孔心距尺寸为L或L ,其凹模型孔的孔心距可按下式确定：或公式（65）式中凹模孔心距尺寸（mm）：工件孔心距尺寸（mm）。为了保证初始间隙不超过，即，和选取必须通过校核满足以下条件：公式（66）、值的确定，有以下方法：查表选取，表为规则形状冲裁时，凸、凹模的制造偏差；按，选取；根据工件精度按模具制造精度选取，如按IT6IT7级来选取。为了避免冲裁件尺寸偏向极限尺寸（落料时偏向最小尺寸，冲孔时偏向最大尺寸），x值在0.51之间，根据工件制造精度进行选取。工件精度IT10以上 x=1工件精度IT11IT13 x=0.75工件精度IT14 x=0.5（一）落料刃口尺寸计算工件的尺寸均无公差要求，安国家标准IT14级公差要求处理，查公差表得： 500-0.62 480-0.62 70 +0。36根据固定夹的落料零件图，计算凸、凹模的刃口尺寸。考虑到零件形状比较复杂，采用分别加工法加工凸、凹模。凹模磨损后其尺寸变化有三种情况, 落料时应以凹模的实际尺寸按间隙要求来配作凸模，冲孔时应以凸模的实际尺寸按间隙要求来配制凹模。模具的基本尺寸计算如下：该零件属于无特殊要求的一般冲孔、落料。外形500-0.62480-0.62 由落料获得，、340.25和260.2 由冲孔同时获得。查表51 的，，则（mm）按工件等级为IT14级确定工件的公差，480-0.62 500-0.62 70 +0。36 ，取。设凸、凹模分别按IT6和IT7级加工制造，则落料模尺寸：（根据公式61 和62 计算） 500-0.62 （mm）（mm）校核: ，满足公差条件。 480-0.62 （mm）（mm）校核: ，满足公差条件。冲孔模尺寸：（根据公式63 和64 计算） 70 +0。36 （mm）（mm）校核：，满足公差条件。孔心距尺寸：（根据公式65计算）340.25 （mm）260.2 （mm）6.4 冲裁刃口高度表61 刃口高度料厚0.50.5112244刃口高度h668810101214 查表61，刃口高度为h810(mm),取h=9(mm)6.5 弯曲部分刃口尺寸的计算6.5.1 最小相对弯曲半径rmin/t弯曲时弯曲半径越小，板料外表面的变形程度越大，若弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限，而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下，弯曲件列表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径，又称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形的一个重要指标。虽然有的资料给出了按材料伸长率计算rmin/t值的公式，但由于影响板料变形极限程度的因素很多，一般的理论计算公式并不实用。在实际生产中主要通过参考经验数据来确定rmin/t值。本零件材料的最小相对弯曲半径为rmin/t = 0.46.5.2 弯曲部分工作尺寸的计算1、回弹值由工艺分析可知，固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处，r/t=8/1.2=6.675。此处属于小圆角U形弯曲，故只考虑回弹值。查表得,回弹值为100，由于回弹值很小，故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸标注，在试模后稍加修磨即可。2、模具间隙弯曲V形件时，不需要在设计和制造模具时确定间隙。对于U形件的弯曲，必须选择合模具间隙弯曲V形件时，凸、凹模间隙是用调整冲床的闭合高度来控制的适的间隙，间隙过小，会使边部壁厚变薄，降低模具寿命。间隙过大则回弹大，降低制件精度凸、凹模单边间隙U一般可按下式计算：Z=t+kt 公式（67）式中：Z弯曲凸、凹模单边间隙（mm） t材料的厚度（mm）材料厚度的正偏差（mm）（表62） k间隙系数 (表63)查表得： =0 k=0.07根据公式67 Z=t+kt=1.2+0+0.071.2=1.2+0.084=1.284 (mm)表62 薄钢板、黄铜板（带）、铝板厚度公差厚度材料薄钢板黄铜板（带）铝板08FH62,H68,HP12A11、2A12B级公差C级公差冷扎带冷轧板最小公差最大公差0.20.040.06-0.03-0.03-0.02-0.040.30.040.06-0.04-0.04-0.02-0.050.40.040.06-0.07-0.07-0.03-0.050.50.050.07-0.07-0.07-0.04-0.120.60.060.08-0.07-0.08-0.04-0.120.80.080.10-0.08-0.10-0.04-0.141.00.090.12-0.09-0.12-0.04-0.171.20.110.13-0.10-0.141.50.120.15-0.10-0.16-0.10-0.272.00.150.18-0.12-0.18-0.10-0.282.50.170.20-0.12-0.18-0.20-0.303.00.180.22-0.14-0.20-0.25-0.353.50.200.25-0.16-0.23-0.25-0.364.00.220.30-0.18-0.23-0.25-0.374.5-0.20-0.265.0-0.20-0.26-0.30-0.37表63 U形弯曲件凸凹模的间隙系数k值弯曲件边长L/mmB2LB2L材料厚度t/mm0.50.622.144.155.0 0.622.144.17.57.612100.050.050.040.100.100.08200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06700.100.070.050.050.200.150.100.100.081000.070.050.050.150.100.100.081500.100.070.050.200.150.150.102000.100.070.070.200.150.150.103、凸凹模横向尺寸的确定弯曲模的凸凹模工作部分尺寸确定比较复杂，不同的工件形状其横向工作尺寸的确定方法不同。工件标注外形尺寸时，按磨损原则应以凹模为基准，先计算凹模，间隙取在凸模上。当工件为双向对称偏差时，凹模尺寸为：LA=(L-1/2)+A0 公式（68）当工件为单向偏差时，凹模实际尺寸为：LA=(L-3/4) +A0 公式 (69)凸模尺寸为：LT=(LA-Z)0-t 公式（610）或者凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证单向间隙Z/2。式中： L弯曲件的基本尺寸（mm） LT、LA凸模、凹模工作部分尺寸（mm）弯曲件公差 T、A凸、凹制造公差，选用IT7IT9级精度，亦可按t=A=/4选取。 Z/2凸模与凹模的单向间隙工件的外形尺寸为：8+0.360由于工件为单向偏差，所以凹模的实际尺寸为：LA=(L-3/4) +A0凸、凹制造公差，t=A=/4=0.364=0.09根据公式69凹模尺寸为： LA=(L-3/4) +A0=（8-3/40.36）+0.090=7.73+0.090（mm）根据公式610凸模尺寸为： LT=(LA-Z)0-t=（7.73-1.284）0-0.09=6.4460-0.09（mm）根据工件的尺寸要求，凸、凹模刃口处都应有相应的圆角，为保证弯曲件的尺寸精度，圆角应按实际尺寸配制。第七章主要零部件的设计设计主要零部件时，首先要考虑主要零部件用什么方法加工制造及总体装配方法。结合模具的特点，本模具适宜采用线切割加工凸模固定板、卸料板、凹模及外形凸模、内孔凸模。这种加工方法可以保证这些零件各个内孔的同轴度，使装配工作简化。下面就分别介绍各个零部件的设计方法。7.1 工作零件的结构设计7.1.1 凹模的设计凹模采用整体凹模，各种冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工，安排凹模在模架上位置时，要依据计算压力中心的数据，将压力中心与模柄中心重合。模具厚度的确定公式为： H=Kb式中：K系数值，考虑板料厚度的影响；b 冲裁件的最大外形尺寸；按上式计算后，选取的H值不应小于（1520）mm;表71 系数值Ks/mm材料厚度t/mm1336501001002002000.300.400.200.300.150.200.100.150.350.500.220.350.180.220.120.180.450.600.300.450.220.300.150.22查表71得：K=0.35 H=0.3550=17.5mm取H=20mm模具壁厚的确定公式为：C=(1.52)H=1.520220=3040mm凹模壁厚取C=35mm凹模宽度的确定公式为：B=b+2C=50+235=120mm查表72取标准取B=125mm凹模长度的确定公式为：L=48+235=118mm凹模的长度要考虑导料销发挥的作用，保证送料粗定位精度。查表72取标准L=125mm。（送料方向）凹模轮廓尺寸为125mm125mm20mm。凹模材料选用Cr12，热处理6064HRC。表72 矩形和圆形凹模的外形尺寸矩形凹模的宽度和长度BL矩形和圆形凹模厚度H6350 636310、12、14、16、18、208063、8080、10063、10080、100100、1258012、14、16、18、120、22125100、125125、14080、1408014、16、18、20、22、25140125、140140、160100、160125、160140、200100、20012516、18、20、22、25、28160160、200140、200160、250125、25014016、20、22、25、28、32200200、250160、250200、280160 18、22、25、28、32、35250 250、280200、280250、31520020、25、28、32、35、4031525020、28、32、35、40、457.1.2 凸凹模的设计凸凹模的内、外缘均为刃口，内、外缘之间的壁厚取决于冲裁件的尺寸，为保证凸凹模的强度，凸凹模应有一定的壁厚。7.1.3 外形凸模的设计因为该制件形状不是复杂，但有弯曲部分，所以将落料模设计成直通式凸模，直通式凸模工作部分和固定部分的形状做成一样，直通式凸模采用线切割机床加工。可以直接用2个M10的螺钉固定在垫板上，凸模与凸模固定板的配合按H7/m6。外形凸模的高度是凸模固定板的厚度、卸料板的厚度、导料板的厚度的总和，外形凸模下部设置1个导正销，借用工件上的孔作为导正孔。外形凸模长度为：L=H1 +H3+（1520）mm H1凸模固定板厚度；得H1=0.8H凹=0.820=16mm(标准为20mm)H3卸料板厚度；查表75得H3=10mm(1520)附加长度，包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。（附加长度取15）L=20+10+15=45mm 导正销的直线部分应为(0.50.8）t ，导正销伸入定位孔时，板料应处于自由状态。在手工送料时，板料以由挡料销定位，导正销将工件导正的过程的将板料向后拉回约0.2mm。必须在卸料板压紧板料之前完成导正。所以导正销直线部分的长度为：L导=0.81.2=0.96mm在外形凸模的底部钻安装导正销，采用H7/r6的配合，为防止其脱落，在凸模上打横向孔，用销钉固定导正销。7.1.4 内孔凸模设计因为内孔凸模是圆凸摸，仍然选用直通式凸模，采用线切割加工。与凸模固定板采用H7/r6配合。凸模长度比外形凸模长度大2 mm为47 mm。凸模材料应选T10A，热处理5660HRC，凸模与卸料板之间的间隙见表73查得凸模与卸料板的间隙选为0.035mm。表73 凸模与卸料板、导柱与导套的间隙序号模具冲裁间隙Z卸料板与凸模间隙Z1辅助小导柱与小导套间隙Z210.0150.0250.0050.007约为0.00320.0250.050.0070.015约为0.00630.050.100.0150.025约为0.0140.100.150.0250.035约为0.027.1.5 弯曲凸模的设计弯曲凸模选用直通式，采用线切割加工方法。弯曲凸模与凸模固定板采用H7/r6配合。长度与外形凸模的长度相等，等于45mm, 凸模材料应选T10A，热处理5660HRC，冲孔凸模与弯曲凸模之间有一定的间隙。为了保证间隙合理，弯曲凸模的宽度取16 mm。7.2 卸料部分的设计7.2.1 卸料板的设计本模具的卸料板不仅有卸料作用，还具有用外形凸模导向，对内孔凸模起保护作用，卸料板的边界尺寸与凹模的边界尺寸相同，卸料板的厚度按表74选择，卸料板厚度为10mm。卸料板与2个凸模的间隙以在凸模设计中确定了为0.035。卸料板采用45钢制造，热处理淬火硬度4045HRC。表74 固定卸料板厚度冲件厚度t卸料板宽度2000.866810120.81.5681012141.538101214167.2.2 卸料弹簧的设计在冲裁模卸料与出件装置中，常用的元件是弹簧和橡胶，考虑本模具的结构，该模具采用的弹性元件为弹簧。 1、弹簧的选择与计算在卸料装置中，常用的弹簧是圆柱螺旋压缩弹簧。这种弹簧已标准化（GB20891980），设计时根基所要求的压缩量和生产的压力按标准选用即可。（1）卸料弹簧的选择原则 a、为保证卸料正常工作，在非状态下，弹簧应该预压，其与压力应大于等于单个弹簧承受的卸料力，即FyFx/n 公式（71）式中 Fy弹簧的预压力，N； Fx卸料力，N； N弹簧根数。b、弹簧的极限压缩量应大于或等于弹簧工作时的总压缩量，即 HjH=Hy+Hx+Hm 公式（72）式中 Hj弹簧的极限压缩量，mm； H弹簧工作时的总压缩量，mm； Hy弹簧在余压力作用下的预压量，mm； Hx卸料板的工作行程mm； Hm凸模与凸凹模的刃磨量，mm，通常取Hm=410mm。 c、选用的弹簧能够合理的布置在模具的相应空间。（2）卸料弹簧的选用与计算步骤a、根据卸料力和模具安装弹簧的空间大小，初定弹簧根数n，计算每个弹簧应产生的预压力Fy。b、根据根据预压力和模具结构预选弹簧的规格，选择时应使弹簧的极限工作压力大于预压力，初选时一般可取Fj=（1.52）Fy。C、计算预选弹簧在预压力下的预压量HyHy= FyHj /Fj 公式（73）d、校核弹簧的极限压缩量是否大于工作时的实际总压缩量，即 HjH=Hy+Hx+Hm。如不满足，则需重选弹簧规格，直至满足为止。e、列出所选弹簧的主要参数：d（钢丝直径）D2(弹簧中径)t（节距）h0 （自由高度）n（圈数）Fj（弹簧的极限压力）Hj（弹簧的极限工作量）由于固定夹的料厚为1.2mm,计算除的卸料力为6000N。（1）假设考虑模具结构，初定弹簧的根数n=4，则每个弹簧的预压力为根据公式71 FyFx/n=6000/41500(N)(2)初选弹簧规格，按2Fy估算弹簧的极限工作压力FjFj=2Fy=21500=3000(N)查标准GB20891980，初选弹簧规格为dD2 h0=435100, Fj=1400, Hj=30.9(mm)(3)计算所选弹簧的的预压量Hy 根据公式73 Hy= FyHj /Fj=150030/1400=32.1（mm）(4)校核所选弹簧是否合适。卸料板的工作行程Hx=0.6+1=1.6（mm）,取凹模刃磨量为4

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