CPU散热卡子冲压模的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 摘要 冲压生产靠模具与设备完成其加工过程，生产效率高，操作简便，易于实现机械化和自动化，可以获得其他加工方法所不能或难以制造的、形状复杂的零件。冲压产品一般不需要经过机械加工便可使用。冲压加工过程一般也无需加热毛坯。所以冲压生产不但节约金属材料，而且节约能源，冲压生产一般还具有重量轻和刚度好的特点。 在多工位级进模结构设计过程中，首先必须设计级进模的总装结构，然后再在此基础上进行模具其他零部件的设计。本论文分析了 热卡子的工艺性，介绍了 热卡子多工位级进模总体结构设计，对工件进行了展开计算，确定了 工件加工成型的工艺方案和排样方案，对模具进行了工艺计算，根据计算结果进行了凸模、凹模、垫板、导料板、卸料板、镶块等主要零部件的设计，还根据各标准对模具中用到的其他标准件，如模架、导柱导套等，进行了选择与设计。实践证明：该模具结构合理、可靠，并能保证产品质量，对此类零件的级进模设计有参考价值。 关键词 ：冲压加工特点； 热卡子；级进模设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - is by a be to is by it be to be by be be it of In of we of we of In I PU as as of I of s a of I in is in of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 目 录 第一章 绪论 1 1 2 2 第二章 冲压件的成型工艺分析 4 4 4 第三章 排样设计 6 计 6 件的展开 6 件成型工艺的设计及工位确定 7 件的排样 8 第四章 模具设计 12 12 裁力的计算 12 曲力的计算 12 料力、推料力、顶件力的计算 13 压设备的选择 14 力中心的确定 16 18 模、凹模间隙的确定 18 模、凹模刃口尺寸的计算 19 第五章 多工位级进模的结构设计 22 22 具总体结构的确定 22 具材料的选择 23 作零件的设计 24 料定位部分的设计 36 座设计 38 板模座厚度的确定 38 板模座几何尺寸的设计 39 具工作行程 39 具的闭合高度 39 40 导柱的设计 40 导柱的设计 40 41 41 43 板、模座之间的紧固 43 位销的设计 44 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第六章 典型零件加工工艺 46 46 总结 47 参考文献 48 致谢 49 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 第一章 绪 论 模具工业的发展标志一个国家工业水平及产品开发能力。 冲压加工作为一个国家的基础工业，在国名经济的加工工业中占有重要的地位，根据统计，冲压 件在各个行业中均占有相当大的比重，尤其在汽车、电机、仪表、军工、家用电器等方面所占比重更大。冲压件在形状和尺寸精度方面的互换性较好，所以具有质量轻、刚度好、精度高和外表光滑、美观等特点。而且冲压加工是一种生产效率高、高材料利用率的加工方法。 当然，冲压加工和其他加工方法一样，也有其自身的局限性，例如，冲模的结构比较复杂，模具价格偏高。因此，对小批量，多品种生产时采用昂贵的冲模，经济上不合算。目前，为了解决这个问题 ，正在努力发展某些简易冲模。采用冲压与焊接或胶接等复合工艺，可以使零件结构更趋合理，加工更为方便 ，成本更易降低，这是制造复杂形状结构件的发展方向之一。 模具冲压设备正随着科学技术的发展而不断发展，从整体上看，现代冲压工艺与模具的主要发展方向可以归纳为几个方面 :1、冲压成型工艺与理论研究；2、冲压加工自动化和柔性化； 3、冲模 后，关于冲模的破损机理和寿命分析，以及新型模具材料方面，近年来也有不少的进展。 从其发展方向可以看出冲压工艺和模具课程的理论性和实用性均很强， 故研究时应从理论和实践相结合的角度来研究、探讨，并侧重加强工程实践能力。 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的 模具材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得一种所需零件的一种压力加工方法。冲压通常是在高温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工成所需冲压件的专用工具。冲模在冲压过程中至关重要，没有符合要求的冲模，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就难以实现。 压特点 冲压加工与其他加工方法相比，具有以下特点： （ 1） 操作简单，易于实现自动化，并且具有较高的 生产效率。 （ 2） 冲压加工可以 获得其他加工方法不能或难以制造的形状复杂，精度一致的制件， 而且可以保证互换性。 （ 3） 冲压过程耗能少，材料利用率高，加工成本低，冲压加工不想切削加工那样需要很多的能量，把大量的金属切成碎屑后获得零件，材料利用率一般可以达到 70% （ 4） 冲压件刚性好，强度高，重量轻，表面质量好。冲压过程中，材料边面不易遭受破坏，而且通过塑形变形还可以使制件的机械性能有所提高。 （ 5） 冲压加工中所用的模具结构一般比较复杂，制造周期长，生产成本高，因此，在小批量生产中受到限制。 （ 6） 冲压件的精度主要取决于模具精度，如果零件的精度要求过高，用冲压生产的方法就难与达到。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 压加工的作用和地位 由于冲压加工具有 许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛的应用。从精细的电子元件，仪表针到汽车的覆盖件，高压容器封头以及航空航天器的蒙皮，机身等均需冲压加工。据粗略统计，在汽车制造业中，有 60%零件是采用冲压工艺制成的。在机电仪表 生产中有 60%零件也是采用冲压工艺制成的。在电子产品中，冲压件的数量约占总数的 85%以上。在飞机，导弹和各种枪弹与炮弹生产中。冲压件所占的比例也相当大。占世界钢铁产量 60%上的板材 ，管材以及型材，其中大部分是通过冲压制成成品。随着工业产品的不断发展和生产技术水品的不断提高，不少过去用铸造，切削加工的方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。可以说，冲压加工已成为现代工业生产的重要手段和发展方向，是提高生产率，提高产品质量，降低生产成本，进行产品更新的重要保证。 压技术的发展趋势 冲压技术一直在不断发展。国内外 21 世纪的发展方向 和动向主要有以下几点： 冲压成型工艺与理论研究 计算机辅助工程（ 引入，使 冲压成型已从原来对应力应变 进行有限元分析而逐步 发展到用计算机进行工艺工程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。 对冲压成型的性能极限的研究，冲压件成型难度的判断以及成型预报等技术的发展，均标志着冲压成型走向计算机辅助工业化和智能化的发展道路。 （ 1） 新一代 冲模设计软件技术 新一代冲模设计软件是建立在模具设计实践中归纳总结出大量知识上，具有智能化意义的软件。 新一代冲模设计软件以立体的思想，直观的感觉来设计模具结构，所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，既可对多方案进行刷选，又可对模具设计过程中的合理性和经济性评估，并为模具设计者 提供修改依据。 新一代模具设计软件还具有面向装配的功能，因为模具的功能只有通过其装配结构才能体现出来。 （ 2） 在模具设计制造中广泛 运用 术 模具设计制造是一个多环节的复杂过程，从开始设计到最后的装配检测，实际上是将产品设计信息在生产环节不断传送，处理并反馈的过程。正确的模具设计制造方法应该是采用并行加工的方法，要实现模具各个模具信息的提取，交换和处理的集成化，必须建立模具集成化的产品信息模型，采用基于变量化设计，工程数据库管理系统等技术已成为目前研究的热门。 利用和集成各种计算机技术，以网络为通讯手段，协调企业的各种行为以获得最好的经济效益为目标来制造产品。 模具工业为一种特殊的工业 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 无疑要向集成制造方向发展，这是未来模具设计制造总的发展趋势。 （ 3） 冲压加工精密化，自动化和柔性化 为了适应大批量，高效率生产的需要，在冲压模具和设备上广泛的运用了各种自动化的进、出料机构。近年来，集成制造系统（ 正在被引入冲压加工系统，出现了冲压加工中心，并且使设计、冲压生产、零件运输、仓储、品质检查以及生产管理等全面实现自动化。 （ 4）冲模新材料及模具热处理新 技术的研制、开发以及推广运用 我国模具的使用寿命和国外模具的使用寿命存在较大的差距，究其原因，很大程度上在于模具材料热处理、表面处理技术上。因此，必须努力提高国产模具材料的质量，研究和推广先进的热处理、表面处理技术，充分发挥模具材料的潜力。 （ 5）提高冲模标准化水品和模具标准件的使用率 实现模具零件标准化和专业化是缩短模具制造周期、降低模具成本行之有效的途径，同时也为计算及辅助设计和制造创造有利条件。因此，必须加快模具制造的产业调整以满足市场需要，走出一条降低成本、高效益的发展之路。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第二章 冲压件 的 成型工艺性 分析 件的冲压工艺性能分析 如图 2件厚度为 1状不复杂，部分对称结构，主要工序有冲孔、冲裁、弯曲、落料，查冲压工艺与模具设计取最小弯曲半径r=采用单工序模，工序很多，工件小，手工操作，定位难以达到精度，生产效率低，误差较大，质量难以保证。该工件属于大批量生产，因而适宜采用多工位级进模制造，采用多工位级进模制造提高了劳动生产率和设备利用率，降低了生产成本 ，提高了操作的安全性 。 图 2件图 压工艺方案的选择 本设计中的 冲压零件是一个 料为 料厚度为 1件外形尺寸为：长宽高 =705经过分析，此工件要经过冲孔、冲裁、多次不同方案的弯曲以及最后的落料，前后需要好几副模具，工序需要多次定位，定位误差大、精度差，产品质量低，占用设备多，劳动生产率低。 该工件小 ，且板中有六个小孔，有两对小孔之间间距很小，复合模也只能冲裁工件展开料的外形和少部分小孔，仍然需要大量的单工序模来完成后续工序，没有发挥复合模的作用。 此零件需要采用切余料的排样方式。通过 对零件的初步分析，要完成该零件的生产，需要经过冲孔、切余料、多部 弯曲和最终落料等工序。材料的厚度为1于薄材料冲裁。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 由冲裁件的结构形状和尺寸可以知道：工件在冲裁外形时，两个相交边应尽量避免锐角，严禁尖角，圆角半径 r裁件的凸出或凹入不宜太小，应避免长悬臂和过窄的凹槽，要求悬臂和槽长 L 与其 宽度有一定的比例，查资料可知，该零件的厚度为 1要满足 。冲裁孔与孔之间、孔与 冲件边缘之间的壁厚不应太小，否则会影响凹模强度、寿命和冲件的质量。通过对工件的零件图分析可知，采用级进模均满足上述要求。 由于工件的材料是低碳钢，具有良好的弯曲工艺性，在设计中应该考虑到其纤维方向，以利于模具的设计与制造，弯曲时折弯线方向不能够与带料的纤维方向一致，应该垂直带料的纤维方向或者与其纤维方向成一定的角度，多个方向折弯时角度最好成 45；弯曲件的弯曲半径不宜过小或过大，如 果弯曲半径过小，则容易被弯裂；若弯曲半径过大，因受到回弹的影响，弯曲成形的角度和圆角半径的精度均不容易得到保证；同时，在设计中还要考虑到弯曲件直边高度不宜太短 ，直边高度 h 要大于 2t。由工件零件图可以知道：工件弯曲工艺满足上述要求。 由于工件属于薄材料加工，带料的厚度为 1零件的三个折弯部位内折弯角很小，对于这种弯曲，可以在弯曲凹模上设计小凸台，破换折弯处的变形方式，以达到该零件的内弯曲角的的要求，同时也可以很好地保证折弯角度的稳定性。 工件属于小型工件，形状较为复杂，且需要大批量生产，对生产效率的要求高，因此，采用级进模来完成此工件的加工是符合生产要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 第三章 排样设计 件的排样 方案设计 排样是模具设计的核心部分，是级进模设计的重要依据。工件排样图的设计可以确定：模具的工位数和各工位的工序内容；被冲制工件各个工序的安排先后顺序；工件的排列方式；模具的 步距、条料的宽度和材料的利用率；导料的方式、弹顶器的设置和导正销的安排；模具的结构。 排样图的好坏，对模具设计的影响很大。在进行排样设计 之前，首先要对工件展开图进行 分析。 1）展开原理 材料在弯曲时，一边压缩变形，另一边会拉伸变形，但在材料弯曲过程中，有一层不发生拉伸和压缩变形，其长度在整个弯曲过程中不发生变化，叫做中性层，工件展开尺寸的准确性取决于中性层计算的准确性。弯曲展开需要注意以下几点： （ 1） 折弯形式不同，弯曲的系数也就不同。 （ 2） 同样的弯曲形式，材料不同，弯曲系数也不同。 （ 3） 折弯角度和 计算方法也会发生变化。 在此工件中 ，设计要求的弯曲半径内角 r=据参考文献 3中的式（ 4弯角部分的补偿长度 2/)(0 。根据生产实际经验，当料厚时中性层位置系数 K=厚 时， K=t=1中性层位移系数 K=性层位置 ,以折 弯 线 内 侧 线 为 基 准 ， 计 算 折 弯 部 分 的 补 偿 尺 寸 ， 补 偿 尺 寸 。 0l 在参考文献 3中式（ 4 t 的范围内。 当然对于形状复杂的工件，又无经验可借鉴的情况下，在初步确定毛坯的长度后，还需要反复折弯，不断修正，才能最后确定合适的毛坯长度。 2）展开过程 （ 1）确定展开基准面，设计中以主视图为其基准面。 （ 2）以折弯线内侧线为基准线，计算折弯部分的补偿尺寸。工件共有 5 处折弯，均为内角 r=直角折弯，按计算公式得： (1 （ 3） 将工件按长度方向和宽度方向 对弯曲面进行拉直，加上由上面计算得到的补偿量，分别得到长度 L 和宽度 B 方向的总尺寸为 B=L=78,展开图详细尺寸见图 3文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 图 3 件展开图 件成型工艺设计及工位确定 由工件的结构形状可以知道，要冲压出该工件需要经过冲孔、冲裁、弯曲和最终落料等工艺过程，为了方便叙述，将需要加工的部分分为 A、 B 等进行分区，冲压件结构图如图 3示。 图 3件加工区域图 1）成型工艺方案设计 该工件内外形状复杂，经过分析，得出最佳成型工艺方案：冲裁导正孔冲孔 C 区，冲出相对称的四个内孔冲孔 D 区，冲出相对称的一对小孔冲裁 出中间一宽为 2边角余料与板料连接，便于 后续加工弯曲 A 区 ，弯曲成 90，弯曲 B 区，将其弯成 45，并同时将末端的小半圆部分弯曲成形弯曲 E 区，将该部分弯曲成以中心线为对称轴的外圆半径为 5 90弯曲角。 经分析可知，方案具有模具结构较为简单，制造周期短，便于自动加工，工件弯曲精度、平面度、尺寸、外观形状等容易得到保证，在设计中还可以适当设置空工位，既有利于调节有效工位数又有利于产品产品变更时模具的改进设计等优点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 2）确定工位的内容 1 工位： 冲 导正孔 ，定位 。 2 工位：冲孔 两条中心线为对称轴，相对应的冲出另外相同半径的三个孔。 3 工位： 冲孔 竖直的那条中心线为对称轴，相对应的冲出另一个孔。 4 工位：冲裁 该工件展开图的外围轮廓冲裁成形，但中间留一段以横向中心线为对称轴的宽 的边角余料用于连接板料。 5工位：继续冲裁 工件余料冲裁成宽度为 6 工位：向下折弯 45角向下折弯 B 区，弯曲角内径为 径 1弯 过凹模部分，同时将末端 弯曲成工件所需的小半圆形状。 7 工位：向下折弯 横向中心线为对称轴，将其弯 曲成外径为 5 8 工位：落料，切断余料。 件的排样 冲压件的成本中，材料的费用占了 60以上，因此材料的经济利用有非常重要的意义。冲压件在材料上的布置方法称为排样。衡量排样经济性的指标是材料的利用率。不合理的排样方式会浪费材料，并且还可能影响到工件的质量，影响模具结构的合理性影响模具的使用寿命，工件的生产效率和模具的成本等技术和经济指标。 排样的常用方法：有废料排样法；少废料排样法；无废料排样法。设计中由于工件的外形比较复杂，采用切预料（裁搭边）法 ，将工件的加工通过分析裁切来完成 。通过分次裁切排样设计加工出来的工件具有精度高，有利于凹模、凸模外形的简化、制造和排布等优点。工件的排样的具体过程如下。 1）工件的排样方法 工件的排样方法为：可制作冲压件展开毛坯样板，在图样上反复试排，综合考虑材料的利用率、带料纤维方向等因素，确定初步方案，再在 件中对工件展开图进行排布，在初步的排样图中按照冲压工序设计的基本原则，进行冲压工位设计。在排样图的开始端一般安排冲孔、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成型工位，最后安排工件和载体的分离工位。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以 防凸模因受力不均而折断。在模具上可设计初始挡料针来防止。 2）工件的排样原则 （ 1）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔，第二工位设置导正销 対带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的工位设置导正销，也可以在以后的工位中每隔 2 至 3个工位设置导正销，本设计工件的精度要求较高，为了保证工件的精度，每一个工位均设计导正销。第三工位以后根据带料的定位精度，可以设置步距的误送检测装置。结合排样图，考虑到模具的整体布局，可以再最后一步工位中设置误送检测装置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - （ 2） 冲件上孔数较多，且孔的位置相隔太近时，可以分布 在不同的工位上冲出，但孔的位置不能因后续成型工序而影响变形。对位置要求高的一组孔，应考虑同一工位冲出。 （ 3）为提高凹模镶块、卸料版和固定板的强度，便于产品的变更和保证各成型零件安装位置不发生干涉，可以在加工中设置空工位。其数量根据模具的结构要求设定。 （ 4）为了提高材料的利用率，在不影响工件性能指标的前提下，可以适当地改变工件的形状。 （ 5）排样时应考虑使设计出来的模具使用方便，易维修且安全。 （ 6）模具结构应尽量简单。 （ 7）保证工件质量和工件对条料纤维方向的要求。 3）载体设计 载体是指连续冲压时， 条料内连接工序件并运在其稳定前进的这部分材料。从保证载体的强度方向出发，载体的宽度要适当大于搭边的宽度。但条料载体的强弱，并不能单纯靠载体宽度来保证，重要的是要合理的选择载体形式。由于被加工件的形状和工序的要求不同，其载体形式是各不相同的。载体的形式主要有双侧载体 、单侧载体和中间载体三种。 双侧载体是在条料的两侧设计载体，被加工的零件连接在两侧载体的中间。支架工件符合选用双侧载体的条件，因此选择等宽双侧载体。 该模具属于冲裁弯曲级进模，根据精度要求应先冲裁部分 中间 孔 ，再冲靠近部分的孔，然后冲裁弯曲部分的外形 余料，最后落料。 4）搭边值得确定 排样时工件与工件之间以及工件与侧边之间留下的工艺材料，叫做搭边。其作用是补偿定位误差 ，保证条料强度，以保证在冲裁过程中带料的送料顺畅。搭边应选择适当，过大会造成材料的浪费，过小不利于工件的成型，或者冲裁不出合格的工件。搭边值的大小通常是由经验所确定的。查参考文献 1表 材料的厚度 t(1-2)动送料时侧搭边值 a=3隙搭边 1a =2在级进模设计中要设计载体，并且载体的宽度要适当大于搭边值宽度 。由于载体的存在，以及考虑到模具制造、凸模强度等多种因素，搭边值将有可能增加。搭边值得确定如下 ： （ 1）间隙搭边值：间隙搭边是指相邻两个工件之间的间隙，因为材料的厚度t=1上述查表得到的数据以及为了使工件达到图纸要求的精度、方便制造和满足其强度要求，以及凹模镶件及凹模固定板的加工，确定得到水平间隙搭边值 a=2 （ 2）侧搭边值的确定：侧搭边是指在级进模中将每个产品沿料宽方向连接起来的部分。为了使料带在送进过程中具有较好的强度，以保证带料在冲压过程中送料的顺畅性，侧搭边值取 3 5）排样的步骤 由工件的外观形状和展开的平面形状可知 ，排样方式将工件设计成直排，材买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 料的利用率比较高，且材料是低碳钢材料，水平排样刚好满足工件多个折弯成型时材料纤维方向的要求，因此，这样的排样方式有利于模具设计。 （ 1） 料带宽度。零件展开图的宽度 B=正孔在本工件设计中取 d=1合以上数据，可以得出条料宽度为 。 （ 2）步距的确定。间隙搭边值通常是根据经验确定的，在不影响产品质量的前提下取小一些。考虑到 模具制造和强度方面的因素，步距 S=工件排样同一水平宽度 +侧搭边值。综合前述数据，可以确定步距 S=90 （ 3）步距精度的计算。参照参考文献 1第 336 页，多工位级进模步距精度一般按如下经验公式进行计算： 3 式中 步距公差； 沿送料方向毛坯轮廓展开尺寸的精度提高三级后的公差值，零件未注公差尺寸为一般尺寸，通常取 ，按工件长度 78，查参考文献2表 3高三级后公差值长度为 n 级进模工位数，设计中工位数为 8； k 修正系数根据参考文献 1表 k=中双边间隙按照板厚的 6来选取的 。 通过上述一系列的计算，最后得到工件冲压排样图如图 3 图 3样图 （ 4） 凹模、凸模刃口形状的确定。由工件展开图可以知道，要 完成工件的加工，需要将带料上的余料（废料）冲裁掉，各工位冲裁掉余料的外部形状即为凹模、凸模的刃口形状； 对于冲孔凸模，展开图中所取的计算值即为凸模刃口的形状尺寸。对于工件内、外部形状的不规则部分的冲裁，其冲裁凸模、凹模叫做异形凸模或者异形凹模。异形凹模或凸模的刃口形状没有固定的设计标准，在满足工件外形的情况下刃口形状可以另外设计，但必须使其形状力求简单，以利于材料的合理利用 ，同时，要避免细长悬臂结构；转角处要尽量避免尖角，尖角处要用圆弧连接，以避免尖角处因应力集中而使冲模裂开的危险。对此次设计中的材料。其最小 圆弧半径选取标准为： 1落料部分：当圆弧角大于或等于 90时，其最小圆弧半径等于 圆弧角小于 90时，最小圆角半径等于 2冲孔部分：当圆弧角大于或等于 90时，最小圆角半径等于 当圆买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 弧角小于 90时，最小圆角半径为 （ 5）带料的定位方式。对于板料采用自动送料机构，选用双侧成型侧刃进行粗定位，导正销精确定位相结合的定位方式。 托料（浮顶）销在排样图中分布在不与其他零件发生干涉的情况下， 托料销的分布应该尽量均匀，以利于保证带料在冲裁时送料的顺畅 。在本设计中，工件的制造精度要求比较严格，同时工件在料带的纵向尺寸比较大，且料带比较长、送进步距较大，为了使送料顺畅，不发生阻滞现象和在送进过程中料带浮起以及在初次送料时方便，料带双边的 第一个托料销位置同时安置两个（垂直方向上） ，这样，可使料带在此导滑槽内得到更好的导向和方便操作人员送料。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 第四章 模具设计 压力的计算和冲压设备的确定 裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机，设计和检验模 具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。冲裁力的计算公式为： 裁式中 冲裁F 冲裁力（ N） b 材料的抗剪切强度（ L 冲裁周边的总长（ t 材料的厚度 (K 安全系数，是考虑到冲裁模具刃口的磨损，凸模、凹模之间间隙的波动、润滑情况、材料力学性 能与公差的变化等因素而设置的安全系数， 通过查看参考文献 4可以知道，普通碳素钢 料的抗剪切强度b=300裁力的相关计算数据如表 4示 表 4裁力 冲 压 部 位 冲裁周边长 度 L/需冲压 力 F/N 2 个导正钉孔898 C 区冲圆孔， 4 个内孔 9390 D 区冲圆孔， 2 个小内孔 898 F 区冲裁 13360 G 区冲 裁 993 E 区落料 4 1560 表 1总冲裁力为冲裁F=263100N 曲力的计算 影响弯曲力的因素很多，如材料的性能、零件外形、弯曲方法和模具结构等。用理论公式计算不但复杂，而且不一定正确，因此，通常采用经验公式进行计算 。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 设计中有 5 处 90弯曲，设计中弯曲力的计算公式为： b 弯曲F 弯曲力（ N） K 安全系数，在 此设计中取 1.3 b 弯曲部分的宽度（ r 弯曲件内弯曲半径（ 在此设计中，有 3 个弯曲处的内弯角半径 r=外两个弯曲处的内弯角半径 r=b 材料的抗拉强度，工件的材料是普通碳素结构钢 料 ， 查 阅相关手册可知其抗拉强度为 400 设计中弯曲力的计算数据如表 4 4曲力 弯曲部位 弯曲宽度 b/弯曲半径 r/需弯曲力 F/N 1r 36 2r 60 488 3488 4r 4 32 532 表 1 总弯曲力弯曲F=17576N（注：弯曲后随即进行了校正，所以上述数据是按 U 形弯曲来计算的，因为折弯处有 压料槛，实际冲压力比上述数值大）。 料力、推料力、顶件力的计算 影响卸料力、推料力和顶件力的因素很多，要精确的计算是很困难的，在实际生产中常用经验公式进行计算： 卸料力 X 推料力 T 顶件力 D 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 式中 F 冲裁力 (N) n 同时梗塞在凹模内的工件（或废料）数， n=h/t h 凹模洞口直壁高度 (t 材料厚度 ( 卸料力、推料力、顶件力系数，料厚为 1钢板材料 ，各系数见表 4 4卸料力、推荐里、顶件力系数 料厚 t/K 1 为本模具采用弹性卸料装置和下出料方式，所以卸料力和推料力两项分别计算得： 卸料力 )(1 3 8 8 92 7 7 7 9 X 推料力 )(6 1 1 1 52 7 7 7 9 60 5 T 因此，本次设计中所需的总的冲压力为以上数据的总和 )(356355680611151388917576263100 ）（推件力卸料力弯曲力冲裁力总 压设备的选择 1）设备类型的选择 设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求进行。 （ 1） 根据冲压件的大小进行选择。该工件属于小型工件，有一定的精度和刚度，工序有分离及弯曲成形，适合于选用普通开式机械压力机（不宜选用高速压力机）。 （ 2） 根据冲压件的生产批量选择。该工件属于中批量生产，选用开式机械压力机 也适合。 （ 3） 考虑精度和刚度。在选用设备类型时，还应充分注意到设备的精度与刚度。压力机的刚度是由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成，如果刚度较买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 差，则负载终了和卸载时模具间隙会发生很大变化，影响冲压件的精度和模具寿命。模具的精度也有类似的问题。 尤其是 在进行校正弯曲、校形及整修这类工艺时更应选择刚度与精度较高的压力机。在这种情况下，板料的规格（如料厚波动）应该控制更严格，否则，因设备过大的刚度和过高的精度 反而容易造成模具或设备的超负荷损坏。 （ 4） 考虑生产现场的现有设备 （ 5） 考虑技术上的先进行 2） 设备规格的选择 设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力等进行。从模具往设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个： （ 1） 行程。压力及行程的大小，应该保证坯料的方便放进与两件的方便取出。 （ 2） 装配模具的相关尺寸。压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸（一般是模具底板），还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台的受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利安放模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出 T 形槽（与压力机工作台板一样），用于固定模具， 而一般开式压力机 滑块上装有模柄孔尺寸（直径高度），为两件哈夫式夹紧模柄用。 （ 3） 闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块下平面至工作台上平面间的开档空间尺寸。这个高度即为冲压操作（主要是装卸模具）的空间高度尺寸。显然，冲床的闭合高度要与模具的闭合高度相适应。冲床的最大闭合高度要大于模具的闭合高度，最小闭合高度又要小于模具的闭合高度。 （ 4） 设备吨位。设备吨位大小的选择，首先要以冲压加工工艺所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且还要有一定的力量储备 ，以防万一。例如，某到 冲压工序工艺变形力为 F，那么，选择的设备吨位一般要大于或等于 而提高设备的工作刚度、冲压件的精度及延长设备的寿命的观点出发，要求设备的容量有较大的剩余。 上述设备吨位的选择原则，对于冲裁、弯曲等工序的实现已经不存在什么问题了。所选用的支架工件没有拉深，因此，不用再考虑压力机的许用力 行程曲线。 初选压力机：选用公称压力 630）的标准型开式压力机，压力机的技术参数，如表 4列 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 表 4 开式压力及基本参数 项目 参数 公称压力 /30 发生公称压力时滑块距 下死点距离 / 行程次数（不小于） /0 次 最大封闭高度（固定台式） /60 滑块行程 /20 闭合高度调节量 /0 模柄孔尺寸（直径深度） /0 70 滑块中心到床身距离 /60 工作台尺寸 /右 710 前后 480 工作台孔尺寸 /右 340 前后 180 直径 230 立柱间的距离 /40 工作台板厚度 /0 力中心的确定 冲压力合理的作用点称 为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线。对于有模柄的冲压模具来说 ，需要使压力中心线通过模柄中心线。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响工件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，经常出现冲压模具压力中心在冲压过程中发生变化的情况，或者由于冲压件的形状特殊，会使压力中心偏离模具中心，从模具结构角度考虑，应该注意压力中心的偏移不致超出所选用压力机允许的范围，即长度方向 L/6，宽度方向 B/6。 由于工件的 冲裁和弯曲工序较多，每道工序的外形复杂，因此可以考虑用解析法进行计算 。先分别计算出每个工位的压力中心，然后计算出总的压力中心。 （ 1） 各工位压力中心的计算。对于多凸模冲裁时的压力中心，根据理论力学，对于平衡力系，合力对轴的力矩等于各分力对同轴距离之和，总压力中心的计算公式为