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1 模具热处理及其导向平行设计 李雄， 张鸿冰 ， 阮雪榆 ，罗中华， 张艳 摘要 ： 在一系列方式中，传统模具设计方法存在许多缺点。众所周知 ,热处理对模具起着非常重要的作用。为了克服模具热处理工艺存在的缺点，一种新的模具热处理工艺并行设计方法已经被开发出来了。热处理 术是集成了并行环境和有关模型而建立的。这些调查研究可以显著提高效率，降低成本，并保证产品质量达到 R 和 D 级。 关键词 ： 模具设计；热处理；模具 传统模具设计主要是依照自身实践经验或依照部分实践经验，而不是制造工艺。在设计完成之前，模具方案通常要被一 次又一次的改进，于是有些缺点便出现，例如开发时期长，成本高和实际效果不明显。由于对精确性、使用寿命、开发期和费用的严格要求，先进的模具要求设计和制造得十分完善。因此越来越先进的技术和创新方法被应用其中，例如并行工程、敏捷制造业、虚拟制造业、协同合作设计等。 模具的热处理与模具设计，制造和装配同样重要。因为它对模具的制造装配和使用寿命又及其重要的影响。模具设计与制造发展十分迅速，但是热处理发展却严重滞后它们。随着模具工业的发展，热处理必须保证模具有良好的制造装配和磨损耐热性能。不切实际的热处理将导致模具材料过 硬或过软，同时影响模具装配性能。传统的热处理工艺是按照设计师提出的方法和特性制作出来的。这样会使模具设计师和热处理工艺师意见产生分歧，而模具设计师却不能充分地了解热处理工艺和材料的性能，相反热处理工艺师却很少了解模具的使用环境和设计思路。这些分歧将在很大程度上影响模具的发展。因此，如果把热处理工艺设计放在设计阶段之前，则缩短开发周期，减少花费和保证质量等目标将会被考虑，而且从串行到并行的发展模式也将会实现。 并行工程是以计算机集成系统作为载体，在开始以后，每个阶段和因素都被看作如制造、热处理、性能等等，以避 免出现错误。并行模式已经摒除了串行模式的缺陷，由此带来了一场对串行模式的革命。 在当前的工作中，热处理被集成到了模具开发的并行环境中，同时也正在进行这种系统性和深入性的研究。 2 并行模式与串行模式存在根本的不同（见图 1）。对于串行模式，设计者大多考虑的是模具的结构与功能，但很难考虑相关的工艺，以致前者的错误很容易蔓延到后面。与此同时，设计本门很少与装配，预算会计和销售部门沟通。这些问题当然会影响模具的开发进度和市场前景。然而在并行模式中，不但以上部门关系联系密切，所有参加模具开发的部门 都与买家有密切的交流。这有助于协调各部门消除矛盾，提高工作效率，同时降低成本。 并行环境下的热处理工艺不是在方案和工件确定以后，而是在模具设计的时候制定出来的。这样的话，将有利于优化热处理工艺，充分利用材料。 3 体化 从图 2 中可以看出，热处理工艺的设计与模拟是一体化模式的核心。在信息输入产品模块中后，经热处理工艺过程产生的热处理 热处理 块将对于零件图，热处理以后模拟温度场的微观结构分析和可能出 现的缺陷（例如过热，烧伤）自动划分网络，如果优化是根据立体视觉技术的结果重新出现，则这项热处理工艺已经被审核。而且工具与夹具的 集成于这种系统中 以并行工程为基础的集成模式可以与其它类似模式共享信息。这样使热处理工艺得到优化，并确保改工艺准确。 用三维模型和立体视觉技术的热处理 在形成模具的基础上，材料，结构和尺寸的问题能通过热处理三维模型尽快发现出来。在热处理过程中，模具加热条件和相变条件是切合实际的，因为通过计算相变热力、相变动力、相应力、热应力、传 热速度、流体动力等已经取得重要突破。例如，能进行局部复杂表面和不对称模具的三维热传导模型计算，和能进行微观结构转变的 件模型。计算机能够在任何时间提交温度，微观结构和应力的信息，并通过连接温度场微观结构领域和力场来显示三维形式的全部改变过程。如果再加上这种特性，则各部分性能都能通过计算机预见。 4 处理工艺设计 由于对强度和硬度，表面粗糙度和模具热处理变形的特殊要求，淬火介质的种类、淬火温度、回火温度和时间等参数特性必须经过适当的选择，以及是否使用表面淬火或化学热处理，这种特性必须准确的制定下来。自从计算机技术在最近几十年迅速的发展，难以进行大型计算已经成为过去。通过模拟和仔细考虑热处理特性，热处理后的成本和所须时间，这些都并不难优化热处理工艺。 处理数据库 热处理数据库在图 3 中描述。数据库是制定热处理工艺的基础。一般来说，热处理数据库分为材料数据库和工艺数据库。通过材料和工艺来预测特性已成为一种必然的趋 势。尽管很难建立一个特性数据库，但通过一系列的测试来建立数据库是必要的。材料数据库包括材料牌号、化学成分、性能和国内外同级别目录表。工艺数据库包括热处理标准、种类、保温时间和冷却温度。基于数据库，热处理工艺可以通过推理规则创造出来。 处理工具和设备 在热处理工艺确定以后，工具及设备 统传送设计和制造的数值信息来控制装置。通过快速模具成型，可靠的工具和夹具都能被确定。整个程序通过网络传送，不存在任何人为干扰。 度，微观结构，应力和特性的联系 热处理程序是一 个温度，微观结构和应力互相作用的程序。三方面都能影响材料特性（见图 4）。在加热和冷却期间，当微观结构转变时热应力和相变迟 5 早会出现。微观结构温度相变和温度微观结构应力特性相互影响。对相互作用的四个因素的调查已经取得很大的发展，但普通的数学模型还没有建立。许多模型能很好的满足测试结果，但不能投入到实践当中。大部分模型的难点是用分析的方法处理的，同时数值方法也运用了，导致存在不准确的计算 。 图 即使如此，把经验方法与定性分析相比较，通过计算机来进行热处理模拟取得了很大的进 展。 型的建立和融合 在模具的开发过程中，涉及到设计、制造、热处理、装配、维修等。它们应该有自己的数据库和模型。它们通过事物的内在联系建立模型，互相串联起来，尽管建立和运用动态推理机制，但其目的在于完成优化设计。产品模型和其它模型的联系已被建立。如果细小组织模型发生改变，则产品模型也将改变。事实上，它属于数据库与模具之间的联系。当热处理模型集成到系统以后，它已不再是一个孤立的单位，而是一个部分，同时在系统中接近其它模型。在搜查后，热处理数据库的计算和推理能力，热处理程序都被几何模型，模具制造模型和预 算所限制，这是通行的。如果这种限制不服从，系统会发出解释性的警告。 所用设计的细小组织都是通过互连网连接的。 部分之间的管理和协调 复杂的模具需要其中各项目组之间密切合作。因为考虑到模具的开发，各部分都存在缺点，它必须得到管理和协调。首先，各项目组应该确定其本身的控制条件和资源要求，同时了解不同环境下的工作程序，以避免发生冲突。其次，要提出开发计划和建立监控机制。如果开发受到限制则可逐步排除。 敏捷管理和协调有助于交流信息，提高效率和减少材料。同时这有利于激 6 发人的创造力，消除阻碍和制定出最好的方法。 热处理 术已被集成到模具并行设计中去，同时热处理已被制成图表，这有利于提高效率，较易发现问题并解决问题。 模型的开发已在同一个平台运行。在这个平台中，当热处理工艺制定出来后，设计人员可获得相关信息和转让部分信息到其它设计部门。 制定出正确的开发计划并按时调整可以极大缩短开发周期和降低成本。 文献出处 ： 李雄，张鸿冰，阮雪榆，罗中华，张艳 J. 钢铁研究学报英文版 ， 2006， 13（ 1） :4074 ie in to It is is to A of of in to of AE by or is is of is as to be of is as as it a on of As of by as to by of of of to a if of is in of be of to be as a at as so in to of a In of 1 he 1)to of so of in in of is to of in is In it is to of of 2 ie t be 2 of of AD AE of as is if is to by AD AM -D he be as as -D on of it of -D of at in -D by If be be by ue to be or be It is to by in By it is to is 3 is of is It is an to by it is to a it is to by a of on be by is to of be is by in is no 3 of is a of 4) on on of be of in is so of by of he so in by of be in In it to of is it is no an a is to in is by by is If is by he of is of to be of of in to be be be in is to it is of 4 1) is (2) is on is to on (3) it in 1 ie 000( 2 ， 1995， 5： 229 3 T， H ie 1993， 31(11)： 2709 2725 4 J 000， 35(4)： 1391 5 ， ， ,et AE J J 2001， 111：279 285 6 et 2002， 14(4)： 26 29 文献出处： ie . 006,13(1):4074 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘要 . 1 绪 论 . 2 第 1 章 工艺分析 . 3 第 2 章 工艺方案的确定 . 4 具类型的确定 . 4 具结构的选择 . 4 第章 冲裁工艺计算 . 5 样的设计与计算 . 5 边值及步距的确定 . 5 样的设计 . 5 料宽度及壁厚的计算 . 6 料的利用率 . 6 裁方式的选择 . 6 算冲压力、初选压力机的吨位 . 7 裁力 的计算 . 7 压压力中心的确定 . 8 模和凹模刃口尺寸的确定及其制造公差的确定 . 11 、凹模刃口尺寸的计算 . 11 第章 冲裁模主要零部件的结构设计 . 14 模与凹模板的结构设计及计算 . 14 模与凸模固定板的设计 . 16 架的选择 . 16 位零件与导向零件的设计 . 16 料装置的选择 . 17 柄的选用 . 17 它冲模零件设计 . 17 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 章 压力机的校核及模具的闭合校核 . 18 力机的校核 . 18 力机高度的校核 . 18 结束语 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 1 摘 要 本说明书主要是针对 焊片 的设计，本次设计采用了冲孔落料 级进 模， 也 针对了非标准零件的设计。其中，在第一、二章主要讲述了冲压件的工艺分析、冲压工艺方案的确定；第三章主要讲述了对冲压件进行冲压力及压力中心的计算、初选冲压设备以及工作部分尺寸的计 算；第四章主要对冲裁模零部件的选择及设计。 关健词 工艺分析；冲压力；零部件 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 2 绪 论 现代制造业的发展，尤其是电子、电器、仪表、汽车等产品的发展，几乎都离不开冲模。能否向社会提供更多的优质模具，会直接影响工业产品的质量、生产成本和更新换代的速度。合理的冲模结构 可有效实现冷冲模的功能，达到成本低、制作周期短和操作安全性，并能保证产品零件的各项技术要求。正确选择适用的模具结构是模具设计者高技术素质的体现。 许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国 冷冲 模工业从起步到现在，历经了半个多世纪 ，有了很大发展，模具水平有长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。我国模具行业在进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 本说明书主要是针对 焊片 的设计，本次设计采用了冲孔落料 级进 模， 也 针对了非标准零件的设计。其中，在第一、二章主要讲述了冲压件的工艺分析、冲压工艺方案的确定；第三章主要讲述了对冲压件进行冲压力及压力中心的计算、初选冲压设备以及工作部分尺 寸的计算；第四章主要对冲裁模零部件的选择及设计。 在设计过程中，同时也更好的掌握了许多重点和难点，使自己在冷冲模这一专业上进行了职业意义的熏陶和锻炼，使自己受益匪浅。 限于本人的能力与水平，书中难免存有欠妥之处，恳请各位读者给予批评指正。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 3 第 1章 工艺分析 冲裁件的工艺性主要是指工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单而寿命长、产品质量稳定、操作简单等。而影响冲裁件的因素很多，如冲裁件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等。本次设计制件如下： 名称： 焊 片 材料： 度： 批量生产 制品图（如图 1 图 1制品图 1该工件结构形状简单、对 称， 属于普通 大间隙 冲压件 。 2材料为 为优质黄铜，抗剪强度 55 ， 考文献 2表 4 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 4 第 2章 工艺方案的确定 具类型的确定 根据制件工艺性分析：因为该模具能在压力机一次行程内，完成冲孔落料两道工序，在完成这些工序的过程中无需进给移动。方案可分为以下三种： 方案一：采用单工序模逐步加工 （ 1）冲孔落料单工序模 （ 2）落料冲孔单工序模 由于采用单工序模，模具制造简单，制造周期短，价格低，维修方便，生产率低，工件精度低，不适合大批量生产，但生产通用性好，适合于中小批量生产。 方案二：采用级进模加工 级进模具有操作安全的显著特点，一般适用于大批量生产小型零件。 方案三：采用复合模加工成形 生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 根据零件的设计要求，以及上述三种方案的特点看来，决定采用第 二 种方案加工 焊片零件 比较合理。 具结构的选择 由于该工件有冲孔、落料两个工位，材料的厚度为 采用 侧刃 定距的 进级 冲裁模，并采用弹性卸料方式。 综上所述：该模具应选择 侧刃 弹压卸料进级 冲裁模。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 5 第章 冲裁工艺计算 样的设计与计算 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。其中 ,排样的设计则包括搭边值条料宽度、壁厚的计算。 边值及步距的确定 可得： 制件与制件之间的余料 a 横搭边 :制件与条料边缘之间的余料 步距： S D+a 12+ 工件横向最大尺寸 (（查参考文献【 1】表 2 样的设计 排样图（如图 3： 图 3排样方法选用直对排方式， 相对于直排方式，直对排方式的材料利用率较高。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 6 本次设计选用侧刃定距方式，条料两边产生侧刃冲切的料边定距宽度 参考文献【 5】 表 2。 料宽度及壁厚的计算 条料 宽度的计算： 为了保证条料有足够的搭边 ,能使条料始终接触基准导料板送料 ,条料宽度 ,采用有侧刃装置，按公式计算如下： =（ a1） 0=(36+2 mm a1为侧刃定距方式的侧搭边， a1=(参考文献【 2】表 2 料的利用率 一般应尽量选择材料利用率较高的排样。 一个步距的材料利用率 计算公式如下： 公式 =A/100% = 100% =式中 A 个制件的实际面积； S 步距； B 条料宽度。 裁方式的选择 为了顺利进行冲裁，必须适合解决出件、卸料及废料排出等问题。下面有三种基本的冲裁方式： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 7 1 固定卸料顺出件 固定卸料式的模具结构比较简单，板料厚度合适时，用于落料加工较为合适。但一般不用于冲孔。 2 弹压卸料顺出件 弹压卸料方式很适于冲薄件，一般当板料厚度小于 5，必须采用弹压卸料方式。冲较厚的板料也可以采用弹压卸料方式，以获得较平整的冲裁件， 薄料 收效较为 明显 。 3 弹压卸料逆出件方式 用于顺装式冲裁模的结构形式。用于倒装式模具时，反顶板又称推件板。在顺装模具中，顶件力需由弹性元件提供 ，多用于倒装复合模 。 所以：根据上述各种冲裁方式的特点，该制件应选择弹性卸料 顺 出件。 算冲压力 、 初选压力机的吨位 计算冲裁力的目的是为了保证压力的额定压力，可取安全系数为 裁力的计算 根据冲裁力的公式 1考文献【 3】） F= N） 式中 b 料板的抗拉强度（ 查表得： 料在常温下的抗剪强度 b=295 取安全系数为 k=个制件的 周长 L 3 2+12 1- 2 a r c s i n ( 2 / 6 )360 。2 +(2426 2+ 2 ： 412 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 8 推件力的计算 推件力一般采用经验公式进行计算 : 6 推件力系数 （参考文献【 3】查表 1 7） n 梗塞在凹模内料的个数 n h/t,h 5凹模刃壁垂直部分高度（ , 弹性卸料力采用经验公式计算 : 则冲压力 ： F F X 98966 N N 为了安全期间选取压力时按总力的 取，初选开始式可倾压力机为（ ，公称压力为 160参考文献【 2】 表 )。 压压力中心的确定 压力中心 应 与压力机的压力中心重合。 落料凸模的压力中心： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 9 图 3 如图 3 虚线部分所占周长 L1 2 +(2426 2+ 线部分周长 L2 12 (1- 2 a r c s i n ( 2 / 6 )360 。) 据 压力中心 的公式 2考文献【 2】） X 212 3 3 1 4 3 3 3 1 中 S 两 冲压力的中心距； 冲压力 冲模压力中心的确定，见图 3 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 10 图 3模压力中心示意图 设 10 理论力学可知，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和。据公式： 1 2 212. x F x F F 1 1 2 2 3 31 2 3()()L x L x L x k L k t 6 4 . 3 7 1 1 9 . 7 8 2 1 3 . 8 1 3 . 5 3 6 1 3 . 86 4 . 3 7 1 9 . 7 8 2 1 3 . 5 3 6 1 2 212. y F y F F . 6 4 . 3 7 1 0 1 9 . 7 8 2 1 6 . 9 3 1 3 . 5 3 6 2 . 6 86 4 . 3 7 1 9 . 7 8 2 1 3 . 5 3 6 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 11 模和凹模刃口尺寸的确定 及 其制造公差 的确定 凸模和凹模的刃口尺寸计算包括决定刃口的基本尺寸和制造公差。 1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下： (1)落料时，因落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致），应先确定凹模尺寸，即以凹模尺寸为基准。落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。 (2)冲孔时，因工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致），应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基准。 2、冲裁尺寸公差的确定 根据 5】表 3 0 0 1 2 1 2 0 06 0 00 3 3 0 0 . 2 52 . 2 5 2 . 2 5R 0 0 01 0 4 查参考文献【 11】表 1 金属材料冲裁双面间隙 文献【 11】 表 2 取未注公差尺寸，刃口补偿系数 X= 、凹模刃口尺寸的计算 该制件有冲孔 落料两道工序。 凸、凹模刃口尺寸公差值P、d按 公差等级为 标准公差数值 选取： (以配作法制模刃口尺寸计算 )； 以凸模为基准，应运用公式如下： 类尺寸：磨损后减小的尺寸 (0P (001 01 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 12 (x 2) 0012 (0012 012 类尺寸：磨损后不变的尺寸 C C 3 b 与类尺寸对应的工件 最小 极限 尺寸（ C 与类尺寸对应的工件 基本 尺寸（ 则冲孔凹模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证双面最小间隙 以凹模为基准，当凹 模磨损后，尺寸变大 。 因此，应运用公式如下： 损后变大的尺寸 =(1)0d =(12 d =2=(2)0d =(24 d =3=(3)0d =(d =4=(4)0d =(d =mm a 与 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 13 则凸模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证双面最小间隙 工件孔中心距尺寸 L 由凹模相应型孔中心距尺寸 证。 基本尺寸应取在工件公差带的中线，其公差按上示经验值取得。 所以凹模型孔中心距 ： ( /2) () 中： 工件孔中 心距最小尺寸 ( 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 14 第章 冲裁模主要零部件的结构设计 复合冲裁模是在压力机滑块的行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。 模与凹模板 的结构设计及 计算 凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上型孔、螺钉和销孔的位置以及标注尺寸等为了达到改善材料组织的目的，按锻造工艺的特点。因此，凹模板应取矩形是比较合理的。 1矩形凹模板 从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸 ，即长度与宽度 (L B)。但不应简单地从凹模形孔向四周扩大一个凹模壁厚的允许值来决定凹模的外形尺寸。 2凹模型孔侧壁的选择 凹 模型孔侧壁的形状有两种基本类型：一是侧壁与凹模面垂直的直壁型孔；另一种是侧壁与凹模面稍倾斜的斜壁型孔。 常用的直壁形有三种结构形式：图 4-1 a）、 b）、 c）。较实用的 直 壁型孔如图 4-1 于 顺 出件式模具。 图 4模型孔侧壁形状 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 15 因为采用 顺 出件式模具，可选用阶梯型孔如图 4 3凹模的壁厚 C 值 由于该工件材料较厚 ,条料板宽度为 以查参 考文献【 3】表 2=35 凹模的外形尺寸 B 80 凹模的外形尺寸 L 100 根据此设计的实际情况凹模板的周界尺寸应选为： 160 125凹模板的厚度 凹模板的厚度主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于 10，特别小的模具可取 8。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应的增大。 整体凹模板的厚度，可按如下经验公式计算 : H 则 1 9 8 9 6 6 0 25 2 凹模刃口周边长度系数 . 由参考文献【 3】表 4=5凹模板上各值的确定 常用螺钉与下模座连接，并用销钉与之定位。从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应加以限制。 a螺孔中心到凹模板外缘尺寸 如凹模需要淬火时，当螺孔中心到凹模外缘距离时，孔中心到外缘距离为 l=2d，允许最小值为 l=螺孔中心到凹模板外缘不等距时，则允许最 小值为l=冲极薄或纸板时，凹模有时不淬火。上述允许值可取小些。 b. 销孔中心到凹模板外缘尺寸 圆柱销孔中心到凹模板外缘的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄弱处不产生变形 ,可按参考文献【 3】表 3 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 16 c. 与凹模型孔及销钉之间的尺寸 螺孔中心到刃口边缘或销孔边缘的距离，标准尺寸： S2d。允许最小尺寸：凹模板淬火时 凹模板不淬火时， d。 d. 中心距 当凸模固定板、凹 模板及凹模镶块用螺钉紧固时，这些板螺孔之间的中心距可查参考文献【 3】表 5得。 6根据以上各种条件绘制出凹模板的形状及尺寸。（见零件图第四张） 模与凸模固定板的设计 凸模：按结构类型可分为标准圆凸模、凸缘式凸模、铆装式凸模、直通式凸模。 凸模固定板厚度：要求型孔按凸模实际尺寸配作成 6；对于用低熔点合金，则型孔尺寸按相应凸模尺寸适当放 大周边间隙确定。 1、凸模的设计 凸模的设计图。（见零件图 第张 ） 2、鉴于此模具结构，根据零件形状确定凸模结构如下： 凸模固定板的设计图。（见零件图第张） 架的选择 准模架和非标准模架。 将模架分为中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架、四导柱模架四种。根据该工件的特点，适合选择中间导柱模架。 对角 导柱模架： 100 80 140165 1990。 位零件与导向零件的设计 1垫板的形状及尺寸的 确定 在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销处要钻通孔，其直径比相应件的直 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 17 径增大 1，应注意，穿销孔是在预装模具时调整好冲裁间隙后，连同模座和固定板一起经钻孔，铰孔加工出来的，垫板淬火变形后难以打入销钉。（见零件图第七张） 3 导料板和侧刃的确定：两张导料板上的孔与凹模一致，分别安装在凹模孔的两侧。侧刃与导料板之间紧配合，侧刃宽度为一个步距长度。（见零件图第 张） 4紧固件的确定 螺钉、销钉在冲 模中起紧固定位作用，设计时主要是确定它的规格和紧固位置。 料装置的选择 1固定卸料装置： 常用的固定卸料装置与导料板制成一体的整体式卸料板。适用于板料较厚（ t 卸料力较大、平直度要求不是很高的冲裁件。 2弹性卸料装置： 弹压卸料装置由卸料板、卸料螺钉与弹性元件（弹簧或橡胶）组成，是应用最广泛的一种压料、卸料装置。 则根据模具的要求及特性 应选择弹性卸料装置。其弹性卸料板的平面外形尺寸一般与凹模板相同 。（见零件图第五张） 柄的选用 设计模柄时，应根据其模具的结构特点和 使用要求来选择。固定段和上模座孔采用 H7/加骑缝销防止转动。 压入式模柄设计如图。（见零件图图号） 它冲模零件设计 冲模上的紧固件包括连接螺钉和定位销钉，受力较大的连接螺钉一般都采用内六角螺钉，其特点是用 20造，并淬火达 35 40钉拧入的深度不能太浅，否则紧固不牢靠；也不能太深，否则拆装工作量大。圆柱销钉配合深度一般不小于其直径的两倍，也不宜太深。（见装配图图纸） 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 18 第章 压力机的校核及模具的闭合校核 力机的校核 根据冲裁工艺和冲裁结构计算，压力机的公称压力 ，下模座尺寸 200 125。模架必须能固定在工作台面上。 初选（ 16）型号的压力机。其主要参数，参考文献【 2】： 公称压力 / 160 滑块行程 / 55 滑块行程次数 /（次 / 120次 / 最大封闭高度 / 180 封闭高度调节量 / 45 工作台尺寸 / 450 300 滑块底面尺寸 / 200 180 工作台垫板厚度 / 40柄孔尺寸 / 30 50 经校核压力机的工作尺寸合格 。 力机高度的校核 所选模架高度为 140H 165力机的装模高度必须符合模具闭合高度的要求，参考文献【 2】； 即 0 140 150 式中： 分别为压力机的最大、最小装模高度（） 经校核压力机装模高度合格。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 19 结束语 现代工业的迅猛发展使冲压技术得到越来越广泛的应用，随之而来的是对冲压模具的设计与制造的要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要工艺装备，其设计是否合理对冲压件影响非常大。因此，研究冲压模具的设计，提高冲压模具的各项技术指标，对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。 通过本次的毕业设计，不但巩固了所学的专业知识，熟悉有关资料，树立了正确的设计思想，掌握设计方法， 培养了实际工作能力，而且通过本次模具结构设计更进一步在工艺性分析、工艺方案论证、工艺计算、模具零件结构设计、编写技术文件和查阅文献方面受到了一次综合性的训练，增强了实际工作能力。特别是在设计过程中的实际应用方面得到了非常好的效果，最主要是把所学的理论知识贯穿了实际运用能力。通过认真查阅资料、指导老师的耐心指导及与同学的商讨，我顺利的解决了自己存在的许多问题，完成了此次的冷冲压模具设计。 为了更深一层次的掌握模具设计的步骤、方法、及所涉及到的相关资料，我将会不断的向周围的老师、同学虚心请教，加强对相关 知识面的扩充，充实自己对模具工业技术的相关理论知识与发展中的实践运用知识。逐步来完善自己所存在的不足。从而培养自己的综合性训练，使自己能够更好的适应以后的实际工作能力。 总之，本次的毕业设计不管是从专业知识的角度而言，还是对于整体综合性训练能力的培养，都使我受益匪浅，为我在以后的学习与工作中奠定了很好的基础。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 20 致 谢 在本次设计的整个过程中 ,除了自己的努力之外，离不开指导老师的精心指导、同学的帮助及好的建议与意见；感谢指导教师唐秀兰老师对该次毕业设计的耐心指导，在此我表示最诚挚的谢意。通过 这次毕业设计 ,我掌握了冲压模具工艺方案和零件结构的分析 指导教师在各方面都给予了全面的指导和帮助 实创新，勤奋严谨的治学风范、忘我的工作作风时刻熏陶着我；老师的因材施教、诲人不倦的授业精神给我留下了深刻的印象，这将使我终身受益。 当然，在本次的设计过程中，遇到了不少自己难以解决的问题，通过向指导老师唐秀兰老师的请教以及与同学们商讨，顺利的完成了本次的毕业设计。本次设计虽然完成了，但其中也可能存在着许多的缺陷与不足，我将会继续努力来完善它所存在的不足。 在此，我衷心感 谢唐秀兰老师在此期间的指导！ 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 21 参考文献 1 郝滨海主编冲压模具简明设计手册北京：化学工业出版社， 2004 2 史铁梁主编模 具设计指导北京 ：机械工业出版社， 2006 3 钟毓斌主编冲压工艺与模具设计北京：机械工业出版社， 2006 4 王戟主编 北京：中国劳动社会保障出版社， 2004 5 马正元主编几何量精度设计与检测北京：机械工业出版社， 2005 6 于梅主编 南京 :东南大学出版社 ,2005 目 录 摘要 . 1 绪 论 . 2 第 1 章 工艺分析 . 3 第 2 章 工艺方案的确定 . 4 具类型的确定 . 4 具结构的选择 . 4 第章 冲裁工艺计算 . 5 样的设计与计算 . 5 边值及步距的确定 . 5 样的设计 . 5 料宽度及壁厚的计算 . 6 料的利用率 . 6 裁方式的选择 . 6 算冲压力、初选压力机的吨位 . 7 裁力 的计算 . 7 压压力中心的确定 . 8 模和凹模刃口尺寸的确定及其制造公差的确定 . 11 、凹模刃口尺寸的计算 . 11 第章 冲裁模主要零部件的结构设计 . 14 模与凹模板的结构设计及计算 . 14 模与凸模固定板的设计 . 16 架的选择 . 16 位零件与导向零件的设计 . 16 料装置的选择 . 17 柄的选用 . 17 它冲模零件设计 . 17 第章 压力机的校核及模具的闭合校核 . 18 力机的校核 . 18 力机高度的校核 . 18 结束语 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 1 摘 要 本说明书主要是针对 焊片 的设计，本次设计采用了冲孔落料 级进 模， 也 针对了非标准零件的设计。其中，在第一、二章主要讲述了冲压件的工艺分析、冲压工艺方案的确定；第三章主要讲述了对冲压件进行冲压力及压力中心的计算、初选冲压设备以及工作部分尺寸的计算 ；第四章主要对冲裁模零部件的选择及设计。 关健词 工艺分析；冲压力；零部件 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 2 绪 论 现代制造业的发展，尤其是电子、电器、仪表、汽车等产品的发展，几乎都离不开冲模。能否向社会提供更多的优质模具，会直接影响工业产品的质量、生产成本和更新换代的速度。合理的冲模结构 可有效实现冷冲模的功能，达到成本低、制作周期短和操作安全性，并能保证产品零件的各项技术要求。正确选择适用的模具结构是模具设计者高技术素质的体现。 许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。中国 冷冲 模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有 了很大发展，模具水平有长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。我国模具行业在进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 本说明书主要是针对 焊片 的设计，本次设计采用了冲孔落料 级进 模， 也 针对了非标准零件的设计。其中，在第一、二章主要讲述了冲压件的工艺分析、冲压工艺方案的确定；第三章主要讲述了对冲压件进行冲压力及压力中心的计算、初选冲压设备以及工作部分尺寸的 计算；第四章主要对冲裁模零部件的选择及设计。 在设计过程中，同时也更好的掌握了许多重点和难点，使自己在冷冲模这一专业上进行了职业意义的熏陶和锻炼，使自己受益匪浅。 限于本人的能力与水平，书中难免存有欠妥之处，恳请各位读者给予批评指正。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 3 第 1章 工艺分析 冲裁件的工艺性主要是指工件在冲裁加工中的难易程度。良好的冲裁工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单而寿命长、产品质量稳定、操作简单等。而影响冲裁件的因素很多，如冲裁件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等。本次设计制件如下： 名称： 焊 片 材料 ： 度： 批量生产 制品图（如图 1 图 1制品图 1该工件结构形状简单、对 称， 属于普通 大间隙 冲压件 。 2材料为 为优质黄铜，抗剪强度 55 ， 考文献 2表 4 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 4 第 2章 工艺方案的确定 具类型的确定 根据制件工艺性分析：因为该模具能在压力机一次行程内，完成冲孔落料两道工序，在完成这些工序的过程中无需进给移动。方案可分为以下三种： 方案一：采用单工序模逐步加工 （ 1）冲孔落料单工序模 （ 2）落料冲孔单工序模 由于 采用单工序模，模具制造简单，制造周期短，价格低，维修方便，生产率低，工件精度低，不适合大批量生产，但生产通用性好，适合于中小批量生产。 方案二：采用级进模加工 级进模具有操作安全的显著特点，一般适用于大批量生产小型零件。 方案三：采用复合模加工成形 生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。 根据零件的设计要求，以及上述三种方案的特点看来，决定采用第 二 种方案加工 焊片零件 比较合理。 具结构的选择 由于该工件有冲孔、落料两个工位，材料的厚度为 采用 侧刃 定距的 进级 冲裁模，并采用弹性卸料方式。 综上所述：该模具应选择 侧刃 弹压卸料进级 冲裁模。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 5 第章 冲裁工艺计算 样的设计与计算 排样是指冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法。合理的排样和选择适当的搭边值，是降低成本和保证工件质量及模具寿命的有效措施。其中 ,排样的设计则包括搭边值条料宽度、壁厚的计算。 边值及步距的确定 可 得： 制件与制件之间的余料 a 横搭边 :制件与条料边缘之间的余料 步距： S D+a 12+ 工件横向最大尺寸 (（查参考文献【 1】表 2 样的设计 排样图（如图 3： 图 3排样方法选用直对排方式， 相对于直排方式，直对排方式的材料利用率较高。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 6 本次设计选用侧刃定距方式，条料两边产生侧刃冲切的料边定距宽度 参考文献【 5】 表 2。 料宽度及壁厚的计算 条料宽度 的计算： 为了保证条料有足够的搭边 ,能使条料始终接触基准导料板送料 ,条料宽度 ,采用有侧刃装置，按公式计算如下： =（ a1） 0=(36+2 mm a1为侧刃定距方式的侧搭边， a1=(参考文献【 2】表 2 料的利用率 一般应尽量选择材料利用率较高的排样。 一个步距的材料利用率 计算公式如下： 公式 =A/100% = 100% =式中 A 个制件的实际面积； S 步距； B 条料宽度。 裁方式的选择 为了顺利进行冲裁，必须适合解决出件、卸料及废料排出等问题。下面有三种基本的冲裁方式： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 7 1 固定卸料顺出件 固定卸料式的模具结构比较简单，板料厚度合适时，用于落料加工较为合适。但一般不用于冲孔。 2 弹压卸料顺出件 弹压卸料方式很适于冲薄件，一般当板料厚度小于 5，必须采用弹压卸料方式。冲较厚的板料也可以采用弹压卸料方式，以获得较平整的冲裁件， 薄料 收效较为 明显。 3 弹压卸料逆出件方式 用于顺装式冲裁模的结构形式。用于倒装式模具时，反顶板又称推件板。在顺装模具中，顶件力需由弹性元件提供 ，多用于倒装复合模 。 所以：根据上述各种冲裁方式的特点，该制件应选择弹性卸料 顺 出件。 算冲压力 、 初选压力机的吨位 计算冲裁力的目的是为了保证压力的额定压力，可取安全系数为 裁力的计算 根据冲裁力的公式 1考文献【 3】） F= N） 式中 b 料板的抗拉强度（ 查表得： 料在常温下的抗剪强度 b=295 取安全系数为 k=个制件的 周长 L 3 2+12 1- 2 a r c s i n ( 2 / 6 )360 。2 +(2426 2+ 2 ： 412 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 8 推件力的计算 推件力一般采用经验公式进行计算 : 6 推件力系数 （参考文献【 3】查表 1 7） n 梗塞在凹模内料的个数 n h/t,h 5凹模刃壁垂直部分高度（ , 弹性卸料力采用经验公式计算 : 则冲压力 ： F F X 98966 N N 为了安全期间选取压力时按总力的 取，初选开始式可倾压力机为（ ，公称压力为 160参考文献【 2】 表 )。 压压 力中心的确定 压力中心 应 与压力机的压力中心重合。 落料凸模的压力中心： 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 9 图 3 如图 3 虚线部分所占周长 L1 2 +(2426 2+ 线部分周长 L2 12 (1- 2 a r c s i n ( 2 / 6 )360 。) 据 压力中心 的公式 2考文献【 2】） X 212 3 3 1 4 3 3 3 1 中 S 两 冲压力的中心距； 冲压力 冲模压力中心的确定，见图 3 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 10 图 3模压力中心示意图 设 10 理论力学可知，合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和。据公式： 1 2 212. x F x F F 1 1 2 2 3 31 2 3()()L x L x L x k L k t 6 4 . 3 7 1 1 9 . 7 8 2 1 3 . 8 1 3 . 5 3 6 1 3 . 86 4 . 3 7 1 9 . 7 8 2 1 3 . 5 3 6 1 2 212. y F y F F . 6 4 . 3 7 1 0 1 9 . 7 8 2 1 6 . 9 3 1 3 . 5 3 6 2 . 6 86 4 . 3 7 1 9 . 7 8 2 1 3 . 5 3 6 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 11 模和凹模刃口尺寸的确定 及 其制造公差 的确定 凸模和凹模的刃口尺寸计算包括决定刃口的基本尺寸和制造公差。 1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则 计算刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别进行，其原则如下： (1)落料时，因落料件光面尺寸与凹模尺寸相等（或基本一致），应先确定凹模尺寸，即以凹模尺寸为基准。落料凸模基本尺寸则按凹模基本尺寸减最小初始间隙。 (2)冲孔时，因工件光面的孔径与凸模尺寸相等（或基本一致），应先确定凸模尺寸，即以凸模尺寸为基准。 2、冲裁尺寸公差的确定 根据 5】表 3 0 0 1 2 1 2 0 06 0 00 3 3 0 0 . 2 52 . 2 5 2 . 2 5R 0 0 01 0 4 查参考文献【 11】表 1 金属材料冲裁双面间隙 文献【 11】 表 2 取未注公差尺寸，刃口补偿系数 X= 、凹模刃口尺寸的计算 该制件有冲孔 落料两道工序。 凸、凹模刃口尺寸公差值P、d按 公差等级为 标准公差数值 选取： (以配作法制模刃口尺寸计算 )； 以凸模为基准，应运用公式如下： 类尺寸：磨损后减小的尺寸 (0P (001 01 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 12 (x 2) 0012 (0012 012 类尺寸：磨损后不变的尺寸 C C 3 b 与类尺寸对应的工件 最小 极限 尺寸（ C 与类尺寸对应的工件 基本 尺寸（ 则冲孔凹模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证双面最小间隙 以凹模为基准，当凹 模磨损后，尺寸变大 。 因此，应运用公式如下： 损后变大的尺寸 =(1)0d =(12 d =2=(2)0d =(24 d =3=(3)0d =(d =4=(4)0d =(d =mm a 与 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 13 则凸模的刃口尺寸按凸模实际尺寸配制，并保证双面最小间隙 工件孔中心距尺寸 L 由凹模相应型孔中心距尺寸 证。 基本尺寸应取在工件公差带的中线，其公差按上示经验值取得。 所以凹模型孔中心距 ： ( /2) () 中： 工件孔中 心距最小尺寸 ( 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 14 第章 冲裁模主要零部件的结构设计 复合冲裁模是在压力机滑块的行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。 模与凹模板 的结构设计及 计算 凹模结构设计包括：确定凹模的外形尺寸和凹模板的厚度，选择凹模形孔侧壁的形状，布置凹模板上型孔、螺钉和销孔的位置以及标注尺寸等为了达到改善材料组织的目的，按锻造工艺的特点。因此，凹模板应取矩形是比较合理的。 1矩形凹模板 从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚。凹模壁厚将直接影响凹模板的外形尺寸 ，即长度与宽度 (L B)。但不应简单地从凹模形孔向四周扩大一个凹模壁厚的允许值来决定凹模的外形尺寸。 2凹模型孔侧壁的选择 凹 模型孔侧壁的形状有两种基本类型：一是侧壁与凹模面垂直的直壁型孔；另一种是侧壁与凹模面稍倾斜的斜壁型孔。 常用的直壁形有三种结构形式：图 4-1 a）、 b）、 c）。较实用的 直 壁型孔如图 4-1 于 顺 出件式模具。 图 4模型孔侧壁形状 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 15 因为采用 顺 出件式模具，可选用阶梯型孔如图 4 3凹模的壁厚 C 值 由于该工件材料较厚 ,条料板宽度为 以查参 考文献【 3】表 2=35 凹模的外形尺寸 B 80 凹模的外形尺寸 L 100 根据此设计的实际情况凹模板的周界尺寸应选为： 160 125凹模板的厚度 凹模板的厚度主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑的。凹模板的厚度一般应不小于 10，特别小的模具可取 8。随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应的增大。 整体凹模板的厚度，可按如下经验公式计算 : H 则 1 9 8 9 6 6 0 25 2 凹模刃口周边长度系数 . 由参考文献【 3】表 4=5凹模板上各值的确定 常用螺钉与下模座连接，并用销钉与之定位。从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的最小距离，应加以限制。 a螺孔中心到凹模板外缘尺寸 如凹模需要淬火时，当螺孔中心到凹模外缘距离时，孔中心到外缘距离为 l=2d，允许最小值为 l=螺孔中心到凹模板外缘不等距时，则允许最 小值为l=冲极薄或纸板时，凹模有时不淬火。上述允许值可取小些。 b. 销孔中心到凹模板外缘尺寸 圆柱销孔中心到凹模板外缘的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄弱处不产生变形 ,可按参考文献【 3】表 3 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 16 c. 与凹模型孔及销钉之间的尺寸 螺孔中心到刃口边缘或销孔边缘的距离，标准尺寸： S2d。允许最小尺寸：凹模板淬火时 凹模板不淬火时， d。 d. 中心距 当凸模固定板、凹 模板及凹模镶块用螺钉紧固时，这些板螺孔之间的中心距可查参考文献【 3】表 5得。 6根据以上各种条件绘制出凹模板的形状及尺寸。（见零件图第四张） 模与凸模固定板的设计 凸模：按结构类型可分为标准圆凸模、凸缘式凸模、铆装式凸模、直通式凸模。 凸模固定板厚度：要求型孔按凸模实际尺寸配作成 6；对于用低熔点合金，则型孔尺寸按相应凸模尺寸适当放 大周边间隙确定。 1、凸模的设计 凸模的设计图。（见零件图 第张 ） 2、鉴于此模具结构，根据零件形状确定凸模结构如下： 凸模固定板的设计图。（见零件图第张） 架的选择 准模架和非标准模架。 将模架分为中间导柱模架、后侧导柱模架、对角导柱模架、四导柱模架四种。根据该工件的特点，适合选择中间导柱模架。 对角 导柱模架： 100 80 140165 1990。 位零件与导向零件的设计 1垫板的形状及尺寸的 确定 在垫板上穿过连接螺钉、卸料螺钉和定位销处要钻通孔，其直径比相应件的直 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 页 17 径增大 1，应注意，穿销孔是在预装模具时调整好冲裁间隙后，连同模座和固定板一起经钻孔，铰孔加工出来的，垫板淬火变形后难以打入销钉。（见零件图第七张） 3 导料板和侧刃的确定：两张
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