冲孔装置结构改良设计论文【毕业论文+CAD图纸全套】

本科毕业设计（论文）通过答辩  目     录  1  引言  . 1 2  绪论  . 2 孔装置的研究意义  . 2 压技术的国内外发展状况  . 2 压技术面临的挑战  . 3 压技术未来展望  . 3 课题研究的内容  . 4 3  冲裁  . 5 裁的机理分析  . 5 裁质量及影响因素  . 5 裁模寿命及影响因素  . 8 隙的选择和凸、凹模尺寸的计算  . 10 裁模材料的选择  . 13 裁力的计算  . 14 4  冲孔装置基本部件的详细设计  . 17 械零件  . 17 形保持架整体的尺寸和侧窗尺寸  . 21 要机构部件的详细设计  . 23 5  原理简要  . 34 床与棘轮的曲柄摇杆机构原理  . 34 床与冲模机构原理  . 34 6  结束语  . 36 致   谢  . 37 参考文献  . 38 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 引言  在机械制造业中，冲压是一种生产效率很高的加工工艺，应用广泛，可冲压大至现代汽车的覆盖件，小至钟表等仪器的元件，不仅可以冲压金属板材，而且也可以冲压非金属材料；不仅能制造一般精度和形状的零件，而且也能制造精密和复杂形状的零件正因为如此，目前，采用冷冲压 工艺所获得的冲压制品，在汽车、拖拉机、电子电器、仪器仪表产品和日常生活用品中已占据十分重要的地位。如轴承的保持架的生产就是应用此工艺。  目前轴承行业保持架市场前景广阔，有极大的市场需求，为了提高生产效率需要全自动的分度生产过程。为此我们研制出一种 生产效率高，材料消耗少，零件的强度和刚度高，而且工件的精度也高， 能灵活、方便、精确调整分度的轴承保持架自动冲孔装置。  筐形保持架 的刚度非常低，极易产生弹性形变，因此在整个设计加工过程中，难度是相当大的，严重依赖于设计者的水平。然而 本实用新型制造方便，使成本大幅度降低 ，达到提高企业效益的目的，故 投入使用的过程中具有很大的现实意义：  a) 突出“精、省和净”加工精度主要靠模具保证，能稳定地达到 9，最高达 7 级，一般不需要再经过其他加工便可保证使用，采用的冲压工艺属于少无切削加工，因此材料利用率较高，尤其是边角余料也可得到充分利用；  b) 该成型可以实现全过程控制；  c) 产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；  d) 冲压生产的灵活性和柔性；  e) 复合技术的应用。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2  绪论  孔装置的研究意义  冲压行业是一个涉及领域极其广泛的行业，深入到制造业的方方面面 ，如：  （ 1）汽 车行业的冲压。以拉深为主。在我国这部份主要集中在汽车厂、拖拉机厂、飞机制造厂等大厂，独立的大型冲压拉深厂还不多见。   （ 2）汽车等行业零部件类冲压。主要是冲剪成形。这部分的企业有许多都归在标准件厂，也有一些独立的冲压厂，目前一些汽车厂或拖拉机厂的周围都有许多这样的小厂。  （ 3）电器件冲压厂。这类厂是一个新的产业，随着电器的发展而发展起来，这部分厂主要集中在南方。  （ 4）生活日用品冲压厂。做一些工艺品，餐具等，这些厂近几年也有大的发展。   （ 5）家用电器部件冲压厂。这些厂都是在我国家用电器发展起来后才出现的，大部分分布在家电企业内。  （ 6）特种冲压企业。如航空件的冲压等就属于这类企业，但这些工艺厂也都归在一些大厂。  目前国内专业从事冲压的大型企业很少，如果有也是一些小厂。主要特征是零部件或部件厂。这是冲压行业的主要特征。不同于其它毛坯制造厂。  冲压的大力发展应归功于汽车、飞机及日用品的发展。 在钢板或型材上冲孔、冲槽是几十年来机械加工行业的常规工艺，首先选择合乎要求的冲压设备、制造及安装规定的模具，然后将工件拿上去冲制。一般使用的设备为各种冲床、压力机等冲压机械。  对于小工件用传统的冲制工艺无可非议，型材有时 一件要有 好多 个孔，加工这些孔就变成了很费力的事，不但效率低而且 安置 很困难。目前如 圆锥轴承保持架 均有很多孔 ， 冲床冲制型材上的孔时， 需要频繁的定位和夹紧， 大量的人力、电力、场地、设备投资等均消耗在 该 工序上了。 因此设计出自动冲孔装置具有很大的意义。  压技术 的 国内外 发展状况  发达国家对提高有规律性多孔的型材生产效率已进行了多方面的工艺探索，其中较好的一种工艺就是 计算机辅助 冲孔工艺，这方面早在 80年代就进行了工业试验，并逐步得到推广应用。从效果来看，提高工效十分显著，特别是将该工艺应用于冷弯型钢轧机上时，不但 可以完成型材的轧制成型，而且还可以 效率很到的冲 出所需的孔，对一些型材完全取消了用冲床冲孔的工艺，实现了自动化生产。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目前，国内在这国内厂家都是采用传统的生产工艺组织生产，国内同国外有较大的差距。 由于许多冲压厂都归属于主机厂，因此，冲压件市场是很不完善和健全的。但小型冲压件部件市场在南方一些地区非常成熟。从目前情况看，我国冲压件市场存在下列问题：  （ 1）一些生产能力供过于求，一些主机厂内的冲压厂，放了不行，拿着不能 ，生产比例有限，经济、精度、质量没保证 。  （ 2）家电、电器冲压件行业市场竞争激烈。但成气候的 有国际竞争力的企业不多。   （ 3）认真研究冲压件市场的事无人进行。冲压件市场杂乱无章。  处于上述市场状况，技术发展受到限制，整个行业也落后，表现在：  多行业生产能力过剩，缺少高档次技术。技术进步缓慢。  具技术、润滑技术和设备水平都处于较低水平，远远不能满足国内生产发展的需要。  压技术面临的挑战：   （ 1）汽车、飞机发展和环保要求的提高，对冲压带来了压力。产品集约化生产、个性化发展、节能性要求、环保性要求，将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造。  （ 2）仿真技术的发 展和应用是冲压发展必须借助的手段。  （ 3）自动化和灵活性要求是冲压发展必须考虑的因素。   （ 4）复合材料应用将推动冲压向前进步。   （ 5）新工艺的出现带动行业进步，这些新工艺是：  A、复合材料成形工艺；  B、多种厚度激光拼焊板坯的。  压技术未来展望  （ 1）电子技术从设计走向商务，电子商务带来了买方拍卖，加大了行业的竞争难度。   （ 2）立志参与市场竞争的企业，必须发展产品专业化生产。   （ 3）冲压部件厂将参与主机厂主机的设计，功能化供货。   （ 4）人才是企业争夺的焦点，人员再教育和网络教育日常进行显得 越来越重要。  （ 5）冲压件批量和成本的矛盾日益尖锐。全球平台式生产会进入冲压行业。   （ 6）供应商 压厂 整个工业中，冲压与锻造一样是一个弱小行业，只有团结才能适应变化。     （ 7）冲压行业的投资将越来越大，而更新将越来越快。    （ 8）冲压的关键在模具，冲压模具的发展至关重要。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 课题研究的内容  本课题的基本内容是对圆锥滚子轴承筐形保持架侧窗冲孔装置结构进行改良，以实现其更具安全性、结构紧凑性、高效性、灵活性。并在以上目标能实现的前提下对结构进行简化，降低生产 成本和制造复杂性。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 3  冲裁  裁的机理分析  冲裁是利用模具使板料产生分离的冲压工序，包括落料和冲孔，它是冲压工艺中最基本的工序。  冲裁变形过程，大致分为三个阶段：  弹性形变阶段，凸模首先与板料接触，随着凸模的加压，板料发生弹性压缩与弯曲，并略有挤入凹模洞口。此时，板料发生的内应力还为超过屈服极限 s。若凸模卸压，材料即恢复原状，故成为弹性变形阶段。  塑性变形阶段，凸模 继续对板料加压，材料内应力超过屈服极限 s，部分金属被挤入凹模洞口，产生塑性变形，得到光亮的切断面。又因为凹凸模之间存在间隙，在塑性变形的同时，还伴有材料的弯曲和拉伸，故这一过程给冲裁断面留下了圆角带和光亮带。塑性变形的发展，应力也随之增加，此阶段直至在凹凸模刃口侧面的材料，其内应力达到抗剪强度，出现微裂纹为止（即材料开始破坏，使塑性变形结束）。由于微裂纹产生的位置是在离刃口不远的侧面，因此冲裁件的毛刺形成是在这一阶段开始的。  断裂阶段，凸模继续下压，微裂纹不断向材料内部扩展，直至上、下裂纹相遇重合 为止。此时工件与板料分离，才冲裁断面上留下粗糙的断裂带。此后凸模在下压，可使经开始形成的毛刺拉长，并最后也留在冲裁件上。  因此，冲裁件断面上有明显的四个部分 圆角带、光亮带、断裂带、毛刺。并且在整个断面上所占的大小比例随材料、形状、材料厚度、冲裁条件（间隙、刃口形状、冲裁速度等）等不同而变化。  板料冲裁时的应力变化情况：在光亮带部分，情况类似于型腔挤压，有切应力和压应力；而断裂带部分的情况不同，由于间隙等因素，这部分除了有切应力外，还有附加有一正拉力。拉应力是产生裂纹并促使其发展，引起破坏 的重要因素。  裁质量及影响因素  冲裁件质量是指冲压断面质量、尺寸精度和形状精度。冲裁断面应平直，光亮带应占有一定的比例，毛刺较小。影响冲裁件质量的因素很多，其中主要有凹凸模间隙大小及分布的均匀性、材料性质、刃口锋利程度、模具制造精度和冲裁条件。  裁断面质量及影响因素  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 冲裁过程中的塑性变形程度，是随着凸模连续压入工件，压力持续增加而增大的。因此塑性变形程度与塑性变形量是由圆角带一侧向毛刺一侧增大，则冲裁端面的加工硬化也向毛刺一侧越来越高，其硬度值可以达到原来 材料的 2。同时，硬度的变化也沿着断面法线向材料内部扩展。  材料若直接以冲裁断面为工作表面使用，则其硬度值增加可提高耐磨性能。若冲裁断面还有伸长类变形的后续工序，则因其硬度值增加，塑性指标降低，极限变形程度将减小。  冲裁加工中，凹、凸模间隙及其分布的均匀程度是决定冲裁断面质量的主要因素。从冲裁机理分析知道，冲裁裂纹首先在凹模刃口侧面产生，继而在在凸模刃口侧面产生，两侧裂纹倾向间隙方向发展。选择适当的间隙可以使上、下两裂纹与最大切应力方向重合。此时生产的冲裁断 面平直、光洁，略有倾斜，光亮带占板料厚度的 1/3 左右，圆角带、毛刺均较小，可以满足一般的冲裁要求。  间隙过小或过大都将导致上、下裂纹不能相接重合于一线。间隙过小时，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙时向外错开一些，就产生了由上、下裂纹包围的部分。当凸模继续下压时，上、下裂纹的中间部分将被第二次剪切，在断面的中间形成撕裂面，并在断面上形成第二光亮带及在端面出现挤长的毛刺。  间隙过大时板料所受弯曲和拉伸都增大，材料易被撕裂。凸模刃口附近的裂纹比正常间隙时向里错开一些，致使光亮带减小，圆角带、断裂带斜度 都增大，毛刺粗大难以去除。此外，如间隙过大，冲裁薄料时将材料拉入间隙中，形成拉长的毛刺；冲裁厚料时，则形成很宽的圆角带。  若间隙分布不均匀，则在间隙小的一边形成光亮带，大的一边形成很宽的圆角带。  冲裁断面上的圆角带、光亮带、断裂带和毛刺四个特征区在整个切断面上所占的比例与材料的性质有关。材料塑性好，则产生均匀变形或称稳定塑性变形的能力强。在冲裁塑性变形阶段可以延迟剪裂纹的产生，所以断面上的光亮带所占有的比例较大。同时由于拉伸和弯曲力的作用，刃口附近的材料被牵 连拉入变形而形成圆角带，塑性好可使变形区扩展从；从而使圆角带增大。产生裂纹时形成的毛刺易被拉长，毛刺较大，而断裂带则相对较小一些，与此相反，材料塑性差，则成形极限小，变形区的变形不易扩展，容易产生断裂而使剪裂纹较早产生。结果是光亮带、原角带以及毛刺都小，冲裁断面大部分是断裂带。  材料的均匀变形能力可用硬化指数 n 和均匀伸长率 b 表示，与总伸长率 也有对应的关系。圆角带宽度占断面的比例大致与  成正比关系。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 寸精度及影响因素  冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与理想工件尺寸相符合的程度。  冲裁件实际尺寸与理想尺寸的差值称为冲裁误差。冲裁误差由两部分组成：一是冲裁件相对与凸模或凹模刃口尺寸的误差；二是凹模和凸模刃口尺寸的制造误差。  冲裁件相对于凸模或凹模刃口尺寸的不一致将产生冲裁误差。在落料冲裁中，取凹模刃口尺寸等于工件外径尺寸。而在冲孔时，取凸模外径尺寸等二工孔径尺寸。但实际上，由于冲裁加工时凸模和凹模的弹性变形，板料受到挤压、拉伸、弯曲变形后要产生弹性恢复等原因，冲裁件的尺寸不能与规定的模具尺寸相一致。其影响因素有： 凸、凹模间隙； 被加工材料性质； 工件形 状与尺寸。其中主要影响因素是凸、凹模间隙。  间隙值对冲裁件尺寸精度有重要影响，这种影响对冲孔和落料件所反映的规律是不相同的。当凸、凹模间隙较大时，冲裁过程中材料所受拉伸作用较大，冲裁件在板平面方向受较大拉应力作用。冲裁结束后，由于材料的弹性恢复而使落料件尺寸小于凹模刃口尺寸，冲孔件孔径尺寸大于凹模刃口尺寸；当凸、凹模间隙较小时，材料所受挤压作用增大，冲裁件在板平面方向受较大压应力作用。冲裁后材料的弹性恢复使荡料件尺寸大于凹模刃口尺寸，冲孔件孔径尺寸小于凸模刃口尺寸。  冲裁件因凸 、凹模间隙变化而引起的尺寸变化量的大小、与材料性质、板料轧制方向、板料厚度等因素有关。轧制成的板料具有各向异性，顺轧制方向的塑性指标高于垂直于轧制方向。材料的性质决定弹性变形量的大小，硬质材料和屈服强度高的材料弹性变形量大，冲裁后弹性恢复量也大。软质材料则与之相反。  状精度及影响因素  冲裁件的形状精度是指其实际几何形状与理想几何形状相符合的程度。形状精度主要指工件的平面度和圆形工件（或工件上的孔）的圆度。由于冲裁过程中的复杂变形关系和各种冲裁工艺条件的影响，工件的形状误差是难以避免的。  （一）冲 裁件圆度误差及影响因素  圆形轮廓是最简单的冲裁形状，但即使如此也不能获得完全正圆的冲裁件。产生圆度误差的原因是多方面的。如凸模和凹模的安装偏心造成间隙不均匀，在不同间隙处工件的尺寸误差不同，造成了工件的圆度误差。偏心量越大引起的间隙不均匀程度也越大，产生的圆度误差也越大，轧制板料的各向异性使其在不同方向具有不同塑性，而材料塑性不同其残留变形是不相同的。（塑性高残留变形小）。所以，即使没有其它因素的影响，仅使用轧制板料冲裁就能使冲裁件产生圆买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 度误差；此外，压力机的变形及松动，对冲裁边料及冲裁搭边料的约束不同等，也会产生圆度误差。  （二）平面度误差及影响因素  冲裁件的平面度误差系由冲裁过程中的弯曲变形造成的，多用来考查落料件的形状精度。由冲裁机理分析可知，由于在冲裁过程中产生的力矩作用，引起板料弯曲。板料是在产生产生弯曲变形的同时被剪断分离的。当弯曲变形达到塑性变形的范围，冲裁结束后即使有弹性恢复，工件上也会残余一些弯曲变形，使工件产生平面度误差。  影响残余弯曲变形的因素主要是材料性质和模具刃口间隙。材料的屈服点 3小和硬化指数 n 大都会增大残余弯曲变形量。可以概略认为，对多种金属材料，冲裁弯曲变形量随硬化指数 n 增大 而增加。凸、凹模间隙大，会使弯曲变形显著地增大，残余弯曲变形亦随之增大。但是，有时在间隙值极小的情况下，也会使弯曲变形增大。在凸模仿用压板向上加压，可以有效消除弯曲的影响。  裁模寿命及影响因素  冲裁模寿命以模具失效前的冲裁次数衡量。影响模具寿命的因素很多，其中最主要的因素是磨损。  损形式与磨损曲线  凸、凹模的磨损形式可以从根据观察到的磨损形状分为三类。即图 3示的凹抗磨损、  图 3 1  （ a）凹坑磨损、（ b）斜向磨损、（ c）凹坑 斜向磨损  斜向磨损、凹杭 斜向磨损。这些磨损形 式主要是由作用在凸、凹模各工作面上的压力，板料相对于凸、凹模的相对滑移以及冲裁次数所决定的。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 凸、凹模刃口磨损过程可用图 3示的磨损曲线表示。一般情况下，刃口的磨损可根据磨损速率划分为三个阶段：模具刚使用不久，磨损量增加较快，这时称初期磨损；以后在相当长的工作时间里，磨损量较为稳定地缓慢变化，称作稳定磨损；此后，刃口的磨损量又急剧增加，称作急剧磨损。磨损曲线处于急剧磨损区域时，在模具刃口处出现磨损圆角，冲裁件断裂面因形成撕裂呈不规则形状，产生较大的毛刺。至此，模具必须进行修磨，以恢复刃口的锋利程度。  图 3 2  第 期磨损、第 期：稳定磨损、第 期：急剧磨损  从磨损曲线可以看出，若延长模具两次修磨间的冲裁次数，应尽可能地增加稳定磨损区域并推迟急剧磨损的发生，有效地延长稳定磨损区域是较为理想的。  隙对磨损的影响  间隙对模具磨损有极大的影响，是影响模具寿命的重要因素之一。冲裁过程中，作用于凸、凹模上的力被冲裁材料的反作用力。由于板料在冲裁过程中的弯曲变形，凸、凹模端面仅在刃口附近与板料接触，刃口部分承受集中应力载荷的作用。一般的规律，间隙减小，冲裁力 F 与摩擦力 F 都增大，使刃口所受压应力 增大，造成刃口变形与端面磨损加剧，甚至发生崩刃。所以，过小的间隙对模具的寿命是极为不利的。采用较大的间隙有利于减小凸、凹模的磨损，但过大的间隙有时也会造成磨损加快。  另外，由于卸料与推件的滑加摩擦也造成凸、凹模侧面磨损。通常凸模侧面的磨损比凸、凹模端面的摩损大，就是由于从凸模上卸料加剧了其磨损造成的。间隙的不均匀分布也会加剧模具的磨损。总而言之，过小的间隙会增大磨损，合理地增大间隙能减小磨损。  响磨损的其它因素  （一）模具材料对磨损的影响  模具寿命在很大程度上决定于工作零件的材质和热处理质量。冲 裁模在工作中承受很大冲击载荷，在连续工作中且伴有温度的升高，工作条件极其恶劣。从买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 减小磨损，提高模具使用寿命的角度考虑，要求制造凸、凹模的材料应具有较高的强度和硬度，高的耐磨性和足够的韧性。  生产中常以凸、凹模热处理后的硬度衡量材料的耐磨性。通常，随着刃口部分硬度的降低，其磨损量是增大的。但是刃口太硬容易崩刃，反而不利，对于此种情况就应该考虑更换材料，以确保在要求的硬度情况下又能避免崩刃。被冲裁的材料不同，模具的磨损情况有很大的差别。所以必须正确掌握模具材料和与之对应的磨损及崩刃的状况，正确合理地选择与被冲裁 材料相适应的模具材料及热处理规范，尽量降低磨损，提高模具的使用寿命。  （二）润滑对磨损的影响  在冲裁加工中为减小凸、凹模的磨损，采取润滑措施是必不可少的。冲裁过程中，凸、凹模承受的压力和摩擦力是产生磨损的主要原因。使用润滑剂后，可在板料与凸、凹模表面之间形成一层薄膜，将两者之间的滑动表面相互隔离，因而可以有效地减小摩擦力和磨损现象，提高模具的使用寿命。  冲裁时迭用的润滑剂要求能耐高压，高速、摩擦系数小，粘度较高，化学性质稳定，不损害模具和易从工件上清除掉，对人体没有毒害。  隙的选择和凸、凹模 尺寸的计 算  定冲裁模间隙  材料为 08冲模设计手册 一 5得：  m a x m a  . 2 6 0mm m i n m i  . 2 2 0mm m a x m i n 0 . 2 6 0 0 . 2 2 0 0 . 0 4 0 凸模与凹模 尺寸 计算  凹、凸模刃口部分的尺寸计算方法，与尺寸分类有关。  取 差值  持架的凸模与凹模分开加工，其余尺寸配合加工，先做凸模，配作凹模。  用单工序模冲工件，落料凹模刃壁垂直。  m a   0c m m，m a   0c m m 须满足以下两式：  m a x m i  4 ( 2 2 ) 0 . 0 1 6c c m m ， 取 0 sm  0 . 2 1 0 . 1 0 0 . 1 1 比较 和  得 凸模公差  / m a x m i  0 . 2 6 0 0 . 2 2 0 0 . 0 1 6 0 . 0 2 4c c m m 得凹模公差 / 0  4  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 （ 1） 先计算尺寸  72 N N 20E  7 . 2 1 , 0 . 0 1 6 用外补法得7N= 0 sm  得2 0  0N m m27 2 0 0 . 1 4 2 0 . 0 3 0 2 0 . 1 7 2 N N m m m i  0 . 1 7 2 0 . 2 2 0 2 0 . 3 9 2d c m m 故 模 为 如下图 3一 3凸模的 主视 简图所示：  上式中：  图 3 3   凸模 主视 简图  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12   402 0  2 一 4凹模 主视 简图所示：  图 3一 4   凹模 主视 简图  （ 2）其次 计算尺寸  72 N N 11E  7 . 2 1 , 0 . 0 1 6 用外补法得7N= 0 sm  得2 0  0N m m27 1 1 0 . 1 4 2 0 . 0 3 0 1 1 . 1 7 2 N N m m m i  1 . 1 7 2 0 . 2 2 0 1 1 . 3 9 2d c m m 故    401 1  2 3）最后 计算尺寸  72 N N 8E  7 . 2 1 , 0 . 0 1 6 用外补法得7N= 0 sm  得2 0  0N m m27 8 0 . 1 4 2 0 . 0 3 0 8 . 1 7 2 N N m m m i  . 1 7 2 0 . 2 2 0 8 . 3 9 2d c m m 故  92 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 裁模 材料的选择  压对模具材料的基本要求  1、 有足够的硬度和耐磨性  模具工作部分材料的硬度，经热处理后必须高于被冲材料的硬度，一般要求高于两倍以  上。因而冲压模具工作部分的硬度一般要求达到  冲压模的正常失效方式是磨损。模具在使用中因磨损而使工作尺寸发生变化。影响冲压件质量，所以要求模具材料有良好的耐磨性，以保证模具的寿命。模具的耐磨性与模具材料的硬度及碳化物的种类、数量、形状、分布等有关。  2、 有一定的强度和韧性  模具在工作时，往往承受强压和很 大的冲击，所以要求模具材料有足够的强度和韧性。  3、 有良好的加工工艺   一般模具都要经过锻造、热处理、切削加工等，其加工费用占模具成本一半以上，所  以要求模具材料具有良好的热加工和切削加工工艺性。  取模具材料的一般准则  设计模具时，合理选取模具材料是关系到模具寿命和成本的一项重要工作。模具的工作零件 凹、凸模材料的选取尤其应该慎重，在选取材料时，通常应综合考虑以下几点：  1、 生产批量  当冲压件的生产批量很大时，凹、凸模材料应选取质量高、耐磨性好的模具钢。对于  模具的其他工艺结构不风和辅助结构部 分和零件材料要求，也要相应地提高。在批量不大时，应该考虑降低成本，可适当放宽对材料性能的要求。  2、 被冲压材料的性能、工序性质和凹凸模的工作条件  当被冲压加工材料较硬或变形抗力较大时，模具凹凸模工作条件较差的冷挤压模，应  该选取有足够硬度、强度、韧性、耐磨性等综合机械性能较好的模具钢，同时应具有一定的红硬性和热疲劳强度等。  3、 材料性能  应考虑模具材料的冷、热加工性能和工厂的现有条件。  4、 生产、使用情况  应考虑我国模具钢的生产和使用情况。  总之，模具材料的选取是一个十分复杂的问题，在保证冲压工艺要求前提下买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 尽量做到节约 ，应作为我们选取模具材料的总原则。  具材料的选择  考虑到加工和处理方便，所有凹凸模选择一种模具材料，以节约成本。综合考虑，必须采用淬透性好、耐磨性高、热处理形变小的钢种，选择 除了有前面几个优点之外，还具有合理的热加工工艺，可改善碳化物的不均匀性。  C：                                        淬火加热温度 ： 950 )      硬度 火温度： 180          回火硬度： 弯强度： 2100击韧性： 20，就必须计算冲裁力。压力机 冲裁力计算公式 为：   式中  ：                     冲裁力（ N）；   材料抗剪强度 (N/ 2；   值见附录  L 材料轮廓长度 (m m)；  t 材料厚度 (  冲裁力的技术，除用上述公式外，还可用图解法决定（如下图）  图 3一 5   冲裁力图解法  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 选择压力机吨位时，应将冲裁力乘于安全系 数，其值一般取  冲裁时，由于选择的材料为 08F 碳素结构钢，经查表得：材料抗剪强度 =220，为了计算方便取 310 N/ 2材料的厚度 t=2料的轮廓长度 L=59得冲裁力如下：  1. 计算法： 310X 59X 2=. 图解法：由上图可见 = 冲压机的选择  选用机床时所需要的压力 P= =现有规格选用 400样 既保证了足够的冲裁力，又满足了冲模工作面尺寸要求。 故选择用于冲孔、落料、剪边、弯曲、浅拉伸等工序，具有精度高、性能可靠、便于操作，配置自动送料，可实现半自动化作业，该机型采用斜齿轮传动及刚性离合器。具有传动效率高、噪音低、结构简单、维修方便等优点。（型号中带有字母“ A”的均有双手操作式安全保护装置）。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 力机的基本参数如下 表 ：  名称  符号  单位  量值  公称压力  P9 t 400 滑块  行程  固定行程  S 00 调节行程  S1 00 S2 0 标准行程次数  n 次 /20 滑块中心到机身距离  C 20 工作台尺寸  左右  L 30 前后  B 20 工作台孔尺寸  左右  L1 00 前后  B1 50 直径  D 00 立柱间距离（不小于 1）  A 00 电动机   模柄孔尺寸  d.h 0大封闭高度  固定台和可倾  H 00 活动台位置  最低  H2 00 最高  H1 00 表 3一 1   开式压力机的详细参数  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 4  冲孔装置基本部件的详细设计  械零件  计机械零件时应满足的基本要求  设计零件时应满足的要求是从设计机器的要求中引申出来的。一般来讲大致有以下几个要求。  (一 )避免在预定寿命期内失效的要求  1强度  零件在工作中发生断裂或不允许的残余变形统届于强度不足。上述失效形式除了用于安全装置中预定适时破坏的零件外，对任何零件都是应当避免的。因此，具有适当的强度是设计零件时必须满足的最基本要求。  有些大型零件，例如机架、床身等虽然 在工作时不会发生断裂，但在运输过程中由于吊装、捆缚、固定等操作，也有可能使零件承受比工作载荷大得很多的载荷，因而引起断裂。此时，就应当优先考虑运输时的强度问题。  为了提高机械零件的强度。在设计时原则上可以采用以下的措施：采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的力学性能；提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷：合理地配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等。  2. 刚度  零件在工作时所产生的弹性变形不 越过允许的限度，就叫做满足了刚度要求。显然只有当弹性变形过大就要影响机器工作性能的零件 (例如机床主釉、导轨等 )才需要满足这项要求。对于这类零件，设计时除了要作强度计算外，还必须作刚度计算。  零件的刚度分为整体变形刚度和表面接触刚度两种。前备足指零件整体在载荷作用下发生的伸长、缩短、挠曲、扔转等弹性变形的程度；后者是指四两零件接触表面 L 的微观凸峰，在外载荷作用下发生变形所导致的两军件相对位置变化的程度。原则上说，为了提高零件的整体刚度可采取增大零件截面尺寸或增大截面的惯性短；缩短支承跨距或采用多支点结构 以减小挠曲变形等。为了提高接触刚度， 用精加工以降低表面不平度等。  3寿命  有的零件在工作初期虽然能够满足各种要求，但在工作一 定时间后，却可能出于某种 (或某些 )原因而失效。这个零件正常工作延续的时间就叫做零件的寿命。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 影响零件寿命的主要因素有：材料的疲劳材料的腐蚀以及相对运动零件接触表面的磨损等三个方面。  大部分机械零件均在变应力条件下工作，因而疲劳破坏是引起零件失效的主要原因。近代对零件进行精确的强度计算时，都要考虑到零件材料的疲劳问题。影响零件材料疲劳强度的主要因素是 ：应力集中、零件尺寸大小、零件表面品质及环境状况。在设计零件时，应努力从这几方面采取措施，以提高零件抵抗疲劳破坏的能力。  零件处于腐蚀性介质中工作时，就有可能使材料遭受腐蚀。对于这些零件，应选用耐腐蚀材料或采用各种防腐蚀的表面保护，例如发蓝、表面镀层、喷涂漆膜及表面阳极化处理等，以提高零件的耐腐蚀性能。  （二 )结构工艺性要求  零件具有良好的结构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方便晰经济地生产出来 以，零件的结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑。 工艺性是和机器生产批量大小及具体的生产条件相关的。为了改善零件的工艺性，就应当熟悉当前的牛产水平及条件：对零件的结构工艺性具有决定性影响的零件结构设计，在整个设计工作中占有很大的比重，因而必须予以足够的重视。   （三 )经济性要求  零件的经济性首先表现在零件本身的生产成本亡。没计零件时，应力求设计出耗费最少的零件。所谓耗费，除了钱财的耗费以外，还应当包括制造时间及人工的消耗。  要降低零件的成本，旨先要采用轻型的零件结构，以降低材料消耗；采用少余量或元余量的毛坯或简化零件结构，以减少加工工时。这些对降低零件成伞 均有显著的作用。工艺件良好的结构就意味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。  采用廉价而供府充足的材料以代替贵重材料 5大则零件采用组合结构以代替整体结构，都可以在降低材料费用方面起到积极的作用。  另外，尽可能采用标准化的零部件以取代特殊加工的零部件，就可在经济方面取得很大的效益。  (四 )质量小的要求  对绝大多数机械零件来说，都应当力求减小其质量。减小质量有两方面的好处：一方面可以节约材料；另一方面，对于运动零件来说，可以减小惯性，改善机器的动力性能减小作用于构件上的惯性载荷。此外对 于运输机械的零件，由于减小了本身的质量就可以增加运载量，从而提高机器的经济效能。  为达到零件质量小的目的，可以从多方面采取设计措施。这些措施大致有：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 采用缓冲装置来降低零件上所受的冲击载荷；采用安全装置来限制作用在主要零件上的最大载荷；从零件上应力较小处削减部分材料，以改善零件受力的均匀件，从而提高材料的利用率；采用与工作载荷相反方向的预载荷，以降低零件上的工作载荷；采用轻型薄壁的冲压件或焊接件来代替铸、锻零件，以及采用强重比 (即强度与单位体积材料所受的重力之比 )高的材料等。  (五 )可靠性要求  零件可靠度的 定义和机器可靠度的定义是相同的，即在规定的使用时间 (寿命 )内和预定的环境条件下，零件能够正常地完成其功能的概率。对于绝大多数的机械来说，失效的发生都是随机性的。造成失效具有随机性的原因，在于那些衡量零件工作条件的数量指标的随机性。例如零件所受的载荷、环境温度等等不可能是永远恒定的，而是随机地变化的；零件本身的物理及机械性能也是随机地变化的。因此，为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零件性能两个方面使其随机变化尽可能地小。此外，在使用中加强维护和对工作条件进行监测也可以提高零件的可靠性。  械 零件的材料选择与标准化  着工程实际对机械及零件要求的提高，以及材料科学的不断发展，材料的合理选择愈来愈成为提高零件质量、降低成本的重要手段。因此次设计接触到的零件基本为金属材料，下面只对金属材料进行叙述。  （一）机械零件常用的材料 在各类工程材料中，以金属材料 (尤其是钢铁 )使用最广。据统计，在机械制造产品中，钢铁材料占 90以上。钢铁之所以被大量采用，除了由于它们具有较好的力学性能 (如强度、塑性、韧性等 )外，还因价格相对便宜和容易获得，而 且能满足多种性能和用途的要求。在各类钢铁材料中，由于台金钢的性能优良，因而常常用来制造重要的零件。  除钢铁以外的金属材料均称为有色金属。在有色金属中，铝、铜及其合金的应用最多。其中，有的具有质量小、有的具有导热和导电性能好等优点，通常还可用于有减摩及耐腐蚀要求的场合。  （二）机械零件材料的选择原则  从各种各样的材料中选择出合用的材料，是一项更多方面因素所制约的工作。由于钢铁仍是在机械设计中应用得最多和最广的材料，所以下阑就金属材料 (主要是钢铁 )的一般选用原则作一简介。  1载荷、应力的大小和性质  这方面的因 素主要是从强度观点来考虑的，血在充分了解材料的力学性能的前提下来进行选择。  买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 脆性材料原则上只适用于制造在静载荷下 ：作的零件。在多少有些冲击的情况下，府以塑性材料作为主要使用的材料。  金属材料的性能一般可通过热处理加以提高和改善，因此，要充分利用热处理的手段来发挥材料的潜力。对于最常用的调质钢，由于其回火温度的不同，可得到力学性能人同的毛坯。回火温度愈高，材料的硬度和强度将愈低，面理性愈好。所以在选择材料的品种时，应同时规定其热处理规范，并在图纸上注明。  2零件的工作情况  零件的工作情况是指零件所处的环境 特点、工作温度磨擦磨损的程度等。  在湿热环境下工作的零件，其材料应有良好的防锈和耐腐蚀的能力，例如选用不锈钢、铜合金等。  工作温度对材料选择的影响，一方面要考虑互相配合的两零件的材料的线膨胀系数术能相差过大以免在温度变化时产生过大的热