单耳垫片-单耳止动垫圈的冲孔落料模具设计【原创】（全套含CAD图纸）
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1 智能冲压工艺规划系统的研究 摘要： 本文对建立 一个智能冲压工艺设计知识为基础 的 系统 给出了一个简单的介绍 。研究该系统的框架， 对 模型和知识推理模式进行了介绍。 对 有 些 关键技术 如 冲压工艺的可行性 、排样的 最佳算法 、 智能地带的布局和内力计算进行了研究。 该 系统 可以改善工艺规划效率。 关键词 ： 排样 知识模型 带状排样法 1 简介 冲压 工艺规划是冲压 产品开发 的 一个核心项目。 它 是金属成型应用的一个重要组成部分 ，它与生产质量、成本、生产率和工具寿命有直接的影响。现代制造业的快速发展对冲压提出了更高的要 求，尤其是在冲压工艺方面。 多年来，相关研究已就如何 在创新的环境 加强 工艺规划的 集成化 和智能化程度 进行研究 。近年来， 通过 生产金属成形智能设计系统 、自动化 技术， 整和了工艺规划的原则。 智能工艺规划方法可以 有效地提高设计效率与质量、创新设计能力。 1C 的专家系统，该系统采用基于塑性理论和实际考虑的规则。在美国俄亥俄州立大学一个称作 规则系统被 他的同事们写入多级冷锻的工艺规划程序语言中。 23 实施以知识为本的冷成 形序列设计系统，采用设计规则确定建立一个可行的序列，然后使用有限元分析优化这个序列。一个以知识为基础的模具设计自动化系统被他的同事精心设计出来。 4 在新加坡国立大学。一些零件表象技术、冲压零件识别和模具构成也存在于这项工作中。在中国，华中科技大学的科学技术研究者们也开发出了基于知识系统的用于对小型金属件冲压级进模的程序包。 5户可以在 3D 立体构架下设计产品。在手工设置排样后，用户可以使用交互命令来开发带装布局设计。来自利物浦大学工业研究部门的研究者们也在研究冲压工艺和冲裁模的 专用系统。 67在上海冲压模具和工具技术研究所的研究者们也开发出了级进模的 统。他们研究的该系统依靠特殊的相关数据来描绘工件和模具结构。 上述研究的研究工作的目的是为了促进金属成形的发展。从金属智能成型的回顾和分析中，使用智能设计的理论和方法来研究冲压工艺规划的步骤。在本文中介绍了应用于冲压工艺规划的智能的系统。该智能系统在处理一些复杂的设计问题时是种强有力的工具。由专门知识构成的智能系统可以用一种交互的方式协助用户解决各种各样的 问题或疑问。 8试图代表人类知识和专业知识 , 以一种实际和有效的途径提供快捷、方便的知识。智能系统能够完成一般需要专家才能完成的任务。它能自动化实时利用现有的专业知识 ,并解释它的推理过程。冲压工艺规划是一个含有丰 2 富知识的复杂设计过程。整合在冲压工艺规划设计中智能系统的关键技术是至关重要的。使用智能理论的冲压工艺规划智能系统被提出来。对一些关键技术 ,如集成产品知识建模和战略规划的综合冲压成形过程进行了研究。在冲压设计中包括各种各样的知识，如专业领域知识、多任务知识、非标准知识。 每一种知识都需要集成到该系统中。冲压模具的核心是冲压工艺。必须考虑到多种因素 ,如几何形状、技术要求、材料性能、冲压件的可行性、工作程序安排、模具工具的结构。冲压工艺规划是一种基于专家知识的创造性程序。智能系统技术可以改善制定冲压工艺规划的效率。 2 系统构架和框架 智能系统的关键技术是建立和应用的信息化模型制作。该产品信息模型 ,包括三个阶段：一种基于几何的模型、一种基于特征的模型、一种基于智能的模型。基于几何的模型描述零件的几何拓扑信息。由于零件的数据信息不能被完整的描述、数据分离水平太低，几何模型被特征模 型取代。这个信息模型包括一组几何实体。依靠此模型的工程语义模型，许多与设计相关的功能可以被实现。随着人工智能的发展，智能模型开始被应用。专业知识、设计过程的知识 ,和相关的知识都包含在知识模型中 9、 10。智能模型支持表达和传递有用的信息。 本文主要概括了一种冲压工艺规划的智能系统。该智能系统对产品的定义有效且完整。它几何了不同模型的优点且能满足几何设计和推理过程。面向对象技术应用到整合各种各样的知识。此集成的知识系统模型可被共享和用于智能设计和产品信息沟通。 这个关于冲压模具工艺规划的智能系统构架已经被设 计出来。这个零件的结构设计 ,包括一个图形用户界面 ,一个应用程序系统、设计资源、知识工具 ,混合推理机制、基础模型。在这个构架中知识模型有不同的分类。知识模型从设计资源中获取有用的信息，支持知识获取和知识表达的程序。这个模型把有用信息转移到知识库。知识库由 计结果以 3D 模型、图画和资料库的形式保存在知识库中，它对在知识库中不同零件的知识传递来说非常的重要。 3 实施方法和应用 压智能模型的可行性论证 智能系统对冲压工件的质量、成本、模具寿命进行评价。该评价基于成熟的智能模型。此 模型集成了规则库、零件信息和结论库。系数根据知识规则推理在知识库得出。冲压成型可行性可以从信息库中零件信息和相关系数推出。在设计过程中被新结论扩大的结果保存在结论库中。 模型的智能推理过程和零件的规格相比有一定限度范围的工艺参数。此规格 包括输入输出半径、孔径、孔板、孔网、槽、槽网。结果来证实零件的形状是否符合模 3 具工具加工。智能推理用于自动和交互的方式。这样做的目的是来研究冲压该产品的可行性。智能推理的关键是确定基于零件厚度和相关系数的加工极限值。图二所示为产品可行性论证模型的流程图。 知识规则和设 计结果保存在机械推理的数据库中。零件的形状可以在知识模型中修改。 由知识模型决定的冲压工艺规划是非常重要的一步，它同时也提供了选择一个单步工序刀具或是复合工具或是一个改进工具的方法。各种不同领域的知识、经验和专业知识都被保存在工艺规划专业系统中。 知识库的发展是基于规则表达的共同原则。这一步的目的是集成专业经验和零件 的形状 于优化算法的智能排样模型 为了达到较高的材料利用率，空白的知识模型被建立，保存在知识库中的结果是其他模块建立的基础。 在知识库中有四种排样类型： 一排列布局模式 与一排列相 对 的 模式 两排列布局模式 与两排列布局相 对 的模式 建立 这 个知 识 模型的目的是改善材料的利用。由知 识库 提供的限制情况可以由人 类专 家来 选择 。 这 个知 识 模型控制着整个排 样 的 设计过 程。 图 三所示 为 平面布局的等 级 体系 结 构 第一种模式的作用是 选择 粗略数 值 和 计 算工作区域的 总 体 轮 廓。此模式提供了原始参数。粗略数 值 的全部信息都由此得到，不管 这 个数字是否被概略画出或是被 选 中。 第二种模式用来确定布局 类 型、角度范 围 、布局大小和条 带 区的 宽 度。 第三种模式中 应 用了 优 化算法。 设计结 果包括材料利用率、材料 宽 度和每步 间 隙都被保存在此模式中，不同布 局的 绘图 也同 时 生成。 在第四种模式中可以修改布局 规 划的 结 果。最 终 参数包括每步 间 隙、材料 宽 度、各类 网格和 转换 能力。当参数有所改 变时 ，布局 规 划 图 可以被更新。 该 知 识 的主要作用是布局 规 划的算法 优 化。 该 算法共有六步。 制件和原件之间的距离是包含在接洽网中的。图四说明了此种算法。 两个环形分解成线和圆弧的单元。每对元素中间的距离需要重新补偿。然后就可以找到最短的距离。 4 出的最小 值 和所要求的 值 之 间 的差异就是 误 差。当 误 差小于允 许 值时 ，排 样规 划就可以完成。另外，布局 图 形需要沿着 视 野的方向移 动 。 转中心是矩形中心点附近的粗略数值。材料利用率在当前角度下被计算出来。 复第三部的的步骤，直到角度达到 180 度。 状布局的开发 带状布局的工序规则被集成于知识基础级进刀具设计。该智能模型的功能是：选择零件位置，设计方位和安排带状工步距离。为了解决运行程序，该规则应该被制定的合理和有效。 自动设计模块是智能模型中最重 要的模块。人工智能技术被应用于此模块中。此模型中的预处理模块，包括定位产品模块和从产品模块中提取精确的信息。为了在修改模块中生成一个模型，最初的设计工程被修改 11。被修改的模块代替了处理模块。 动带状布局设计的预处理 1）确定零件的位置和排列。用户可以用界面来确定预处理模块中的一些参数。确定位置的过程可以和其他元素一起来做，例如：零件形状、尺寸精度、和用户要求。 零件的形状也在智能模型中定义，结果被保存在知识库中。 2）获取零件精确信息。此精确信息应该在带状布局知识库中得到。有用的信息包括 冲孔的精确信息和相对位置信息。由此种类型信息组成的知识模型将会决定零件的冲压顺序。这个设计过程的主要要求是为位置精度开发一种知识模型 12。首先，零件的形状被分成封闭的轮廓。轮廓的数目为 n K = . . ., . . ., (1) 这里 示零件的第 i 个轮廓。所有轮廓间的相对关系包含在关系 P 中。如果在轮廓 间要求精准，这里存在 ( p。 p = . . ., ( . . . K, 1 i, j n(i _= j). (2) 每种类型的精确信息通过相关矩阵被保存在知识模型中。 状布局自动设计 带状布局的自动设计模块在知识模型中是最重要的一个。在知识模型中包含很多重要的规则，例如在一次单冲程中冲压所有内轮廓比较好。在下一个阶段这个部分被切断。有时候，如果冲压点之间的距离非常小，一些内轮廓就要被搬到下一阶段进行加工。如果冲压点离分馏点太近的话，分馏点就需要被更改到下一阶段。如果这里仍然有不合适的尺寸，一些点可以被移动到下一阶段。重复整个过程直到矩阵点间的 每个尺寸都可以被接受。布局智能设计的核心是开发干涉点的智能模型 13。 零件坯料被分成许多点的形式。这些点的名字是 . . ., 这里 5 是 间最小的距离。矩阵的临界值是 S。如果 ， 能在相同的步骤中得出。这种情况是智能模型中两个点的冲突。开发干涉点的智能模型的目的是确定冲突点的存在。此矩阵是一个系统矩阵。为了使设计过程更方便，可以把矩阵中的上半部分元素置零。 此处， 关联系数，它表示了每对点之间的不同关系。如果两个点之间有 冲突，它们中的一个则要被移到下一步。在每一步中重复上述步骤直到冲突点消失。最后矩阵M 成为空矩阵。 带状布局结果的处理 带状布局的子处理知识模型中有两部分：修改结果和创建布局图形。从带状布局自动设计模型中得出的结果是惯用的。它们可能满足不了用户的所有要求。依靠知识模型的数据结构，通过移动点和改变步骤，增加空步和删除空步的目的可以被实现。我们能够通过处理步骤的数据结果来修改带状布局的设计结果。工步改变可以通过交换两个位置的编码来实现，工步增加或减少可以通过插入或移除编码的操作来完成。当我们想移动一些 点时，我们可以从第一步到最后一步转移链表中相当的点。 定冲压中心和力计算的智能模型。 冲压中心设计模型的目的是建立组合力的工作点 11。模具工具中心和冲压中心的一致非常重要，只有那样冲压工具才能在一起正常的工作。冲压中心从知识模型的每一个轮廓位置的计算中得出。设计的第一部是得到工具的工作区域。 台上的零件图形的轮廓提供了零件的外矩形。依靠冲压中心和外矩形之间的关系可以生成工作区域。因为不平衡力的结果的可能性，同时也提供了冲压中心的再生成。再生成的步骤由人机接口软件来完成。图八所示为复合模打孔 机工 作区域的设计结果。 保存在知识库中的内容包括模具工具的每种类型、零件落料、废料移除等等。不同情况下的力计算的方法是不同的。力方程是由知识规则库的推理得到的。首先，加工力和切削力是基于零件的轮廓长度和知识库中的知识规则得到的。然后，通过设计结果和合零件情况，可以得到脱离力、阻力和推件力。总的力按照知识库中的导向一步一步计算。 4 结论和进一步工作 计算机辅助设计工具的应用在金属成型中的应用，节省了大量的时间和金钱。由于复杂零件冲压工艺设计的复杂性，开发一种自动生成工艺步骤的系统非常重要。这个研究开发 了一个集成的 统，该系统开发了一种工艺规划系统使对不规则零件在高速下进精密加工得以实现。该系统有一下特点： 1. 在设计过程中不断改变的数据以不同的方式保存，包括数字形式和图片形式的。用户在设计过程中可以自由使用它们作为参考。 6 2. 加工可行性检查模型检查冲压的可行性，同时能对复杂零件的冲压工艺规划提供一些建议。 3. 排样模块生成最佳排样图以到达材料的最大利用率。产品成本的减少取决于排样最优化计算。不仅最佳规划而且每个合理的规划被保存在知识库中。用户可以选择任意一个作为它们的最终设计结果。 4. 带状排样模块生成自动工艺规 划图。根据用户的要求带状排样的结果可以在设计过程的任意时期修改。 在工艺规划中协助设计者的此系统将会是一种有用的工具。它将会足够的灵活允许设计者具有创造性，同时用计算机来执行几何计算和自动得到设计结果。它提供了一个非常灵活的设计环境，用户可以完全掌握即使是复杂零件的冲压工艺规划设计。该系统拥有图形交互界面，用户可以在设计过程中交互式地改变各种设计参数。 进一步的工作将会集中在排样优化的效率改善上，优化用时将会减少。为排样规划，更多的设计方案的类型应该被添加到知识模型中。根据冲压工艺规划的结果，冲压模具设计应 用也将会在进一步的工作中被研究。 7 to a a of as of of is a is of It is an of it of in in to In of 1. of a of C, on At a 2. It on a of 3 to a A 4 in in of on 5. D In to s 6. of in 7 of 8 AM on to of is to of of of to In in of in is a By an to of or 8. is a it to to a to to It is a of in of of is of of as In of as of to be is of as of is a of on of 2 is of a of on on on on of be is a of on of be of to be of 9 in 9, 10. of a of It of is to of in of of a an In to is to AD as a 3D is in it in of is 3 3.1 of is on of in to a of In of of in of to of is in Its is to of on is to of 10 of in of in by is it to a or or a of of in of on of is of is to 3.2 on of In to in In an of is to by to of is is no or to of in In of to be 11 is of to 1. in is in 2. of is a is to 3. of is be In to of : A B of 4. in s of is 5. is in 6. to of 80 is : of .3 of in In to be is in in In to a is 11. of of 1) he to of to do 12 in of in a 2) in of of is to a 12. of of n K = ., ., (1) ki an in . If in kj ki (p. 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要 模具是大批量生产同型产品的工具，是工业生产的主要工艺装备。模具工业是国民经济的基础工业。 模具可保证冲压产品的尺寸精度，使产品质量稳定。而且在加工中不破坏产品表面。用模具生产零件可以采用冶金厂大量的廉价的轧制钢板或钢带为材料，而且在生产中不需要加热，具有生产效率高，质量好，重量轻，成本低节约能源和原材料等一系列的优点，是其他加工方法所不能比拟的。使用模具已经成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。现代制造工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展。 本设计进行了冲压模具的设计。文中简 要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。进行了凹、凸模的闭合高度的计算并确定了模具的结构。计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导板、挡料销等。选定了合理的冲压设备。设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。此外，本模具采用挡料销挡料。模具的冲压凸模用固定板固定，便于调整间隙；冲压凹模则采用整体固定板固定。 关键词：凹模；凸模；设计计算；校核。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 to a of is is of to of of nd of of in of of of or a in t to a of of an of on of of a of in to of of or a of In to is by is on 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 录 摘要 . 1 . 2 第 1章 绪论 . 7 第 2章 零件的分析 . 9 件的工艺性分析 . 9 料 . 10 构形状 . 10 寸精度 . 10 艺方案分析 . 10 案的确定 . 10 案比较 . 11 第 3章 模具间隙和凸凹模尺寸的确定 . 12 具间隙的确定 . 12 凹模尺寸 . 13 第 4章 冲载力和压力中心的计算 . 17 压力的计算 . 17 裁力的计算 . 17 料力的计算 . 18 件力的计算 . 18 冲压力 . 18 力中心的计算 . 18 备的选择 . 19 第 5章 排样设计 . 21 . 22 边 . 22 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 条料宽度的确定 . 22 . 23 第 6章 模具总体设计 . 24 板的设计 . 24 位零件的设计 . 24 柄的选择 . 24 接件与紧固件的选取 . 24 模板的确定 . 24 料螺钉 . 25 料板 . 25 第 7章 模具的寿命 . 26 具的失效形式 . 26 高模具寿命的途径 . 28 结论与展望 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 章 绪论 1、冲压成型的特点 冲压成形是指在压力机上通过模具对板料金属（或非金属）加压，使其产生分离或塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能要求的零件的加工方法，它属于塑性成形的加工方法之一，见图 种加工方法又称冷冲压或板料冲压，所使用的成形工具为冷冲压模具，简称 冲模。冲模设计是实现冷冲工艺的核心，一个冲压零件往往需要几个工序甚至几副模具才能加工成形。 冲压成形是一种先进的金属加工方法，和其他的加工方法（如机械加工）相比具有以下特点： 1. 可以获得其他加工方法不能或难以加工的形状复杂的零件，如汽车覆盖件、车门等 2. 由于尺寸精度主要有模具来保证，所以加工出的零件质量稳定、一致性好，具有“一模一样”的特征。 3. 材料利用率高，属少、无切屑加工。 4. 可以利用金属板料的塑性变形提高工件的强度、刚度。 5. 生产率高、操作简便，易于实现自动化。 纸和说明书 ,咨询 冲压原理结构简图 2、冲压工序的 分类 冲压工序按变形性质可分为分离工序和成形工序两大类。 1. 分离工序 被加工材料在外力作用下因剪切而发生分离，从而形成具有一定形状和一定尺寸的零件，如剪切、冲孔、落料、切边等。 2. 成形工序 被加工材料在外力作用下，发生塑性变形，从而得到具有一定形状和尺寸的零件，如弯曲、拉伸、翻边等。 3、模具发展的现状及趋势 标志冲模技术先进水平的多工位级进模，是我国重点发展的精密模具品种。复合模能够在一副模具的一次冲压完成复杂零件的冲裁，弯曲，拉深，立体成型以及装配等复杂工艺，具有生产效率高，操作安全可靠，可以加工复杂零件等 特点而受到普遍的重视，应用也日益广泛。 有代表性的是电机的 转子、定子 叠片 复合 模，已达到国际水平。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。 近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具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 精冲模，大尺寸（ 300精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 模具技术的发展应该为 适应模具产品 “ 交货期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 质量好 ” 、 “ 价格低 ” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项： 1. 全面推广 术 2. 高速铣削加工 3. 模具扫描及数字化系统 4. 电火花铣削加工 5. 提高模具标准化程度 6. 优质材料及先进表面处理技术 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 章 零件的分析 件的工艺性分析 零件图及相关尺寸见图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 材料 垫片零件材质为： 度为 1于普通碳素纲，具有良好的冲压性能。 由资料 1查表得抗拉强度 b =375 500服极限 s =235性模数 E= 310207 长率 5 =25%，抗剪强度为 =310 380 构形状 该零件的结构相对有些复杂，但其属于薄板件，对称结构，比较规则，结构相对而言不算太大，适合冲压加工。 寸精度 由于本零件给定的尺寸精度 一般，所以未标注公差的尺寸都按生产所需经济精度要求的 2得各尺寸的公差 结论：该冲裁件的材料 普通碳素结构钢，具有较好的冲压性能，年生产 10万件，为大批量生产，故比较适合冲裁加工。 艺方案分析 案的确定 该零件包括冲孔、落料两个基本工序，可以采用以下四种工艺方案： 方案一：直接落料获得产品，采用单工序模生产。 方案二：先冲孔，再落料，采用单工序复合模生产。 方案三：采用形状倒置的复合模具获得落料产品。 方案四：采用先冲孔，再落料的级进模。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 方案 比较 方案一 :模具结构相对而言比较简单，经济性高，但相对精度较低，不能很好的保证产品的允许公差尺寸。 方案二 :先采用冲孔来定位工件毛坯料，然后再落下成品。既能很好的保证工件有一定的定位精度，又能减少一次冲压的合力，并且保证机构能在相对小的载荷下工作。 方案三：采用此种生产方式可以大大的提高工作效率，而且可以提高毛坯料的利用效率，但是该种方式会大大增加压力机的吨位，在实际生产中还得考虑减噪、安全、灵活等。况且该零件垫片本来就已经属于尺寸较大的工件了，采用一次落两个会使模具的体积扩大，不便于装卸等。 方案四：供 需相对分散，两次冲裁对精度具有一定的影响，且同样具有方案三的问题，且不适合实际生产，工作效率也没有什么实质性的提高，而且模具规模也大大加大，同时模具的结构相对较复杂。 综上所述以及实际生产的相关条件和要求，我决定选择第二种方案。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 章 模具间隙和凸凹模尺寸的确定 具间隙的确定 在模具设计时确定一个合理 的间隙值，能同时满足冲裁件质量最佳、冲模寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。因此在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命 的 三个因素综合考虑，给间隙规定一个 合 理的 范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。 考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙。确定合理间隙值有理论法和经验法两种。 1、 理论确定法 主要是根据凸 、 凹模刃口产生的裂纹相互重合进行计算。 查 1得凸、凹模的 合理间隙： Z=2( （ =2t(b)式中： Z 双面间隙值（ t 材料厚度 （ ； b 产生裂纹时凸模挤入的材料深度 （ ； b/t 产生裂纹时凸模挤入材料的相对深度； 剪切裂纹与垂线间的夹角 。 由上式可见，影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，所需间隙 料厚度越薄，塑性越好的材料，所需间隙 于理论计算法在生产中计算不方便，故目前广泛采用的是经验 法确定间隙 。 2、 经验确定法 根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。 对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值，这时冲裁力与购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 具寿命作为次要因 素考虑。 对于对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求都前提下，应以降低冲裁力，提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙值。 查 2 表 冲裁模初始用间隙 2c 材料厚度 t（ 6545、0、硅钢片 08、 10、 15、 62、 ： 当模具采用线切割加工，若直接从凹模中制取凸模，此时凸凹模间隙决定于电极丝直径，放电间隙和研磨量，但其总和不能超过最大单面初始间隙值。 本设计选用经验确定法，零件厚度为 1料型号为 2凹模尺寸 凸模与凹模刃口尺寸的确定 凸模与凹模刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸 、 凹模刃口尺寸及公差来保证。因此正确确定凸凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 裁时 凸 、 凹模的制造公差 由 2得表 下： 表 凸 、 凹模的制造公差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 基本尺寸 凸模偏差 凹模偏差 18 180 260 18 30 260 360 30 80 360 500 80 120 500 120 180 件的冲孔基本尺寸为 18 之间，故取凸模偏差为 凸、凹模 刃口尺寸确定的原则 由于凸凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都带有锥度，而在冲裁件尺寸的测量和使用中，都以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，冲孔件的光亮带处于小端尺寸。落料件的光亮带是因凹 模刃口挤切材料而产生的，而冲孔件的光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，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凹模尺寸。冲裁过程中，凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凹模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大，因此确定凸凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔，并遵循如下原则： 1、根据冲孔落料的特点 落料件的尺寸取决于凹模的尺寸，故落料模以凹模为设计基准，先确定凹模的尺寸，再按照间隙值确定凸模刃口尺寸；冲孔时孔径的尺寸取决于凸模的尺寸，故冲孔模以凸模为设计基准。 2、先考虑凹、凸模的磨损 凹、凸模在冲裁过程中有磨损，凸模刃口尺寸磨损使冲孔尺寸减小，凹模尺寸磨损使落料尺寸增大。为了保证冲裁件的尺寸精购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要求，并尽可能提高模具使用寿命，设计落料模时，凹模刃口的基本尺寸应取落料件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模刃口的基本尺寸应取工件孔尺寸公差范围内的较大尺寸。 3、刃口制造精度与工件精度的关系 凹、凸模刃口尺寸精度的选择应以能保证工件的精度要求为准，保证合理的凹、凸模间隙值，保证模具的一定使用寿命。 刃口尺寸的 计算 方法 由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类 。 冲孔： 凸模刃口尺寸： 0 Tp （ 凹模刃口尺寸： （ 式中： d 冲孔件豁孔的最大极限尺寸 （ ； 冲孔凸模基本尺寸 （ ； 凸模刃口制造公差，可按 ； 制件公差 （ ； K 系数，是为了使冲裁件的实际尺寸尽量接近冲裁件公差带的中间尺寸，与工件制造精度有关。查 2得，详见上表 冲孔凹模基本尺寸 （ ； 最小合理间隙 （ 。 落料： 凹模刃口尺寸： （ 凸模刃口尺寸： 0 Tm （ 式中： D 落料件的最小极限尺寸 （ ； 落料凹模基本尺寸 （ ； 落料凸模基本尺寸 （ 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 模与凹模配作法 采用凸凹模分开加工时，为了保证凹凸模间一定的间隙值，必须严格限制冲模制造公差。因此，造成冲裁制造困难。 为了保证凹、凸模间一定的合理间隙，必须满足关系式p m a x m Z ，这对于值很小时，将使凹、凸模刃口尺寸公差值更小，给凹、凸模的制造带来困难。这种情况必须采用配合加工 配合加工就是先按设计尺寸制造一个基准件，然后再根据基准件的实际尺寸，按要求的间隙值配制另一件。 对于冲制薄材料的冲裁，或冲制复杂形 状的工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的方法加工 。 落料时应以凹模为基准件，根据凹模的实际尺寸按最小合理间隙配置凸模。冲孔时应以凸模为基准件配制凹模。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 章 冲载力和压力中心的计算 压力的计算 裁力的计算 冲孔力 由 2得冲裁力的计算公式 F 冲孔孔 = （ 式中： K 系数， K= L 冲裁周边长度 （ ； t 冲裁件的厚度 （ ； 材料的抗剪强度 （ 。 F 冲孔孔 =350 1 = 落料力 落料F = （ 式中： K 系数， K= L 冲裁周边长度 （ ； t 冲裁件的厚度 （ ； 材料的抗剪强度 （ 。 落料F =350 1 = 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 卸 料力的计算 由 2得卸料力的计算公式 F 卸料 =K 卸料 F 落 料 （ 式中： K 卸料 卸料力系数，查表 F 卸料 =K 卸料 F 落料 = 件力的计算 由 2中推件力的计算公式 F 推件 =件 F 冲孔 （ 式中： K 推件 推件力系数，查表 n 同时梗塞在凹模内的工件数（废料数）； F 推件 =件 F 冲孔 =1 冲压力 F= F 落料 +F 卸料 +F 推件 （ = 力中心的计算 因为该零件是对称图形，并按照如下式进行计算得： 冲孔： n 2122110 （ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 n 2122110 （ 冲裁边： n 2122110 （ 2122110 （ 式中： ii 冲孔时指各种孔的中心位置； 冲裁边时指各线段中心坐标； 冲各孔时所用压力； 各线段长度； 00 压力中心坐标。 备的选择 计算得总冲压力是 力机的公称压力必须大于或等于总冲压力。所以选用公称压力为 100 吨的压力机。压力机主要参数经查 2、 10、 14得表 表 序号 项 目 数值 单位 1 冲压设备型号 2 公 称 压 力 100 吨 3 滑 块 行 程 130 毫米 4 滑块每分钟行程次数 38 次 5 最大闭合高度 480 毫米 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 闭合高度调节量 400 毫米 7 滑块中心线至床身距离 380 毫米 8 立柱距离 530 毫米 9 工作台尺寸 前 后 710 毫米 左 右 1080 毫米 10 工作台孔尺寸 前 后 380 毫米 左 右 560 毫米 直 径 500 毫米 11 垫板尺寸 厚 度 100 毫米 直 径 12 模柄孔尺寸 直 径 60 毫米 深 度 75 毫米 13 滑块底面尺寸 前 后 360 毫米 左 右 430 毫米 14 机床最大可倾角 30 度 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 章 排样设计 根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种 （ 1）有废料排样。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材 料利用率低。 （ 2）少废料排样。沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率 较 高，冲模结构简单。 (3）无废料排样。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。另外，当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。 采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力， 提高材料利用率。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影响，冲裁件公差等级低 。 由于零件为大批量生产，为了提高模具的寿命，所以选用少废料排样。排样图如图 图 排样图 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 定搭边和条料宽度 边 搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉 入 模具间隙，从而提高模具寿命。 搭边通常有经验确定，由参考文献 1根据材料的性能、厚度和形状可确定搭边值 料宽度的确定 由于上节确定的 以条料宽度的计算一般采用下列的简化公式。 （ 1）有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离 有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进，故按下式计算： 条料宽度： 0 （ 导料板间距： （ 式中： b 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a 侧搭边值； T 条料宽度的单向（负向）偏差； Z 导料板与最宽条料之间的间隙； （ 2）无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离 侧压装置的模具，应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。为了补偿侧面搭边的减少，条料宽度应增加一个条料可能的摆动量，应按下式计算： 条料宽度： 02 （ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 料板间距： （ 式中： b 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a 侧搭边值； 条料宽度的单向（负向）偏差； Z 导料板与最宽条料之间的间隙； （ 2）无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离 由于模具设计时有冲孔凸模起定位作用 ,落料尺寸要求不高，所以选用 无侧压装置 。同时用无测压装置公式（ 计算。 条料宽度： 料的经济利用率 参考文献 1中 公式 = 100%（ =1740/（ 64 40） =68% 式中： 材料利用率 n 张板料（或帯料、条料）上冲件的数目 A 整 个冲裁件的实际面积 L 板料长度 B 板料宽度 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 章 模具总体设计 板的设计 在设计冲模时，由模板所承受压力的大小来判断是否加装垫板。因为 模板承受的压应力大于模板材料所承受压力大小，所以使用垫板。在 冲压 凸模固定板和模板之间加置一淬硬的垫板，从而提高了冲模耐用度。其外形与固定 板相同。材料采用 45号钢。 如下图所示 : 位零件的设计 定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位：一是送进导向；二是送料定距。 送进导向的定位零件有导 正 销、导料板、侧压板等；送料定距的定位零件有用挡料销、侧刃等； 在本次设计中使用的是定位 销 。如下图所示 : 柄的选择 模柄的直径根据所选压力机的模柄孔径确定 ,模柄 根据此次设计的特点，选取 下图所示 : 接件与紧固件的选取 下模座与下凸模固定板的固定选用 内六角螺钉，定位销 选用圆柱销。 上模座与弯曲凸模的固定选用内六角螺钉，定位销选用公称直径圆柱销。 卸料板用圆柱头卸料螺钉连接。 模板的确定 在上文中模架的尺寸已经确定，下面来确定下模板的尺寸。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 模座的尺寸与形状与下模座基本相同。在导柱导套的配合方面有细微差别。差别在与上模座厚 ,下模座与导柱配合，上模座与导套配合。如下图所示 : 料螺钉 挡料销的选用查 6中表 2得具体尺寸如图所示。相关精度根据 12确定。 1 4 5 1 4 5 1 . 挡料螺钉 料板 外形尺寸及螺钉、销钉位置与下模固定板相同，由于卸料只是起顶出条了的作用，所以对其强度和刚度不做要求。但要保证一定的周边精度以及一定的强度。根据 13确定其形状见如下图所示 : 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 7 章 模具的寿命 模具的寿命是指模具能够生产合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循环次数或所生产的制件数量来表示。 模具在使用过程中，其零件将由于磨损或损坏而失效。如果磨损或损坏严重，导致模具无法修复时，模具就应报废。如果模具的零件都具有互换性，零件失效后能够得到更换，那么模 具的寿命在理论上将是无限的。但是，模具在长时间使用后，零件趋于老化，故障概率大大增加，修理费用随之增加，同时模具经常需要修理会直接影响制件的生产。因此，当修理模具在经济上并不合理时，也应考虑将其报废。模具在报废前所完成的工作循环次数或所生产的制件数量称为模具的总寿命。除此以外，还应考虑模具在两次修理之间的寿命，如冲裁模的刃磨寿命。 在设计和制造模具时，作为用户都会提出关于模具寿命的要求，这种要求称为模具的期望寿命。确定模具的期望寿命应综合考虑两方面的因素：一是技术上的可能性；二是经济上的合理性。一般而言，当 制件生产批量较小时，模具寿命只需满足制件生产量的要求就足够了，此时在保证模具寿命的前提下应尽量降低模具的成本；当制件为大批大量生产时，即使需要很高的模具成本，也应尽可能地提高模具的使用寿命和使用效率。 具的失效形式 模具失效的基本形式有五种，即磨损失效、疲劳失效、热疲劳失效、塑性变形失效和断裂失效。 磨损失效 模具在使用时的磨损是不可避免的，使用时间越长，则磨损量也越大，磨损就越严重。磨损的形式有磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等。判断模具是否因磨损而失效的主要标准是制件的尺寸精度，当制件的 尺寸超出允许的公差范围时即宣告模具失效。如果模具的磨损导致制件的表面质量严重下降，那么制件的表面质量要求也是判断模具是否失效的依据。冲裁模的凸、凹模刃口由于购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 损而逐渐钝化，严重时将显著地劣化模具的工作条件和制件的质量。制件的毛刺高度随着凸、凹模刃口的钝化而逐渐增高，因而可以作为判断凸、凹模刃口钝化程度的标志，当毛刺高度超过规定值时，表明刃口钝化严重，需要重新刃磨刃口后模具才能继续使用。 疲劳失效 模具一般都以间歇工作的方式进行工作，频繁的反复加载和卸载使模具受力零件处于交变应力作用下。模具使用一段时间后，由 于交变应力的作用，在零件表面或内部存在微观缺陷及应力集中的部位将会萌生许多微裂纹。模具继续使用时，这些微裂纹将逐渐扩展，当微裂纹扩展到一定程度时，模具零件的承载能力被严重削弱，最终导致模具开裂或破损。 热疲劳失效 热加工模具一般都在急冷急热条件下工作。当模具零件急剧受热时，温度较高的表层材料的受热膨胀受到温度较低的内层材料的约束，使表层材料产生压应力；当模具零件急剧冷却时，温度较低的表层材料的冷却收缩又受到温度较高的内层材料的约束，使表层材料产生拉应力。在工作一段时间后，这种循环热应力将使模具零件表层材料出 现许多细小的裂纹，导致模具失效。热疲劳裂纹的形状有网状、放射状、平行状等。 塑性变形失效 当模具零件承受的载荷使零件内部的应力超过其自身材料的屈服强度时，零件就会产生塑性变形。常见的塑性变形失效有工作零件出现表面皱纹、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、型芯出现镦粗、纵向弯曲，型腔、型孔出现胀大等。 断裂失效 模具在正常工作时，因为某种原因而突然出现较大的裂纹，甚至分裂成几个部分，使模具立即丧失工作能力的失效形式称为断裂失效。常见的断裂失效有开裂、破裂、崩刃、折断等。 模具失效的五种基本形式中，热疲劳失效一般只出现于 冷热温差较大的热加工模具，其他的四种形式在各类模具上都有可能出现。不同的失效形式之间常常有密切的联系和交互促进作用。磨损产生的沟痕往往成为萌生疲劳裂纹和热疲劳裂纹的发源地，同时深而尖锐的沟痕本身就可成为一次性断裂的起裂点。零件表购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 出现疲劳裂纹和热疲劳裂纹后，表面质量严重恶化，将使磨损加剧，裂纹的尖端出现应力集中，将成为断裂源，促进一次性断裂的产生。磨损虽然会导致模具失效，但在正常的工作条件下，模具在失效前都能在较长的时间内稳定有效地工作。大部分模具的有效寿命决定于磨损失效，对于这些模具，磨损失效是它们的正常 失效形式，其有效磨损寿命是确定模具期望寿命的依据。部分重载模具如冷挤压模的有效寿命主要决定于疲劳失效，部分冷、热温差很大的模具如压铸模的有效寿命主要决定于热疲劳失效。在疲劳和热疲劳失效前，模具一般也有较长的使用寿命，但习惯上仍将它们看作是模具的早期失效。如果模具质量存在问题，或者使用不当，塑性变形和断裂失效在模具使用的各个时期都有可能产生，而且一旦发生的话，其后果很可能是致命的，它们是造成模具早期失效的主要形式。 保证和提高模具的寿命，一方面要通过各种途径保证和提高模具的耐磨性，使模具具有足够的有效磨损寿命 ，另一方面要采取各种措施，预防早期失效的出现，保证模具在有效寿命期内能够安全稳定地运行。 高模具寿命的途径 模具磨损的根本原因是模具零件与制件（或坯料）之间或模具零件与零件之间的相互摩擦作用。能够降低这种摩擦作用，或者能够提高模具零件的耐磨性的途径，都是降低模具的磨损速度、提高模具有效磨损寿命的有效途径。 合理选择模具材料 材料的耐磨性是决定模具零件磨损速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要决定于材料的种类和热处理状态。常用模具材料中，以冷作模具用钢为例，硬质合金的耐磨性最高，其次是高碳高铬工具钢， 再次是低合金工具钢，碳素工具钢的耐磨性最低。一般情况下，需要耐磨的模具零件都应通过淬火或其他热处理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。 提高模具零件表面质量 首先，要提高零件表面的精加工质量。零件加工越精细，表面粗糙度值越小，则磨损速度就越慢，使用寿命就越高。其次，要尽力避免零件表层材料在加工过程发生软化现象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工时，如果工艺条件选择不当，就会会产生磨削烧伤，使表层材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 。 润滑处理 模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑 油。冲压加工时一般应在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆润滑油或润滑剂。变形抗力大的冲压加工，如冷挤压、厚料拉深、变薄拉深等，应对坯料进行表面润滑处理，例如：对碳钢坯料进行磷化皂化处理；对不锈钢坯料进行草酸盐处理。锻模、塑料模和压铸模等模具在成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。 防止粘模 如果制件材料与模具材料之间有较强的亲和力，两者之间会产生很强的粘附作用，甚至相互间在高压作用下产生冷焊，这就是所谓的粘模现象。粘模现象严重时，将在起模时导致制件和模具零件表面的材料撕裂脱落，一方面影响制件的表面质量， 另一方面将使模具零件产生剧烈的粘着磨损，同时脱落的材料颗粒还会加剧模具零件的磨损。因此，无论是对于制件质量，还是对于模具寿命，粘模现象都是极为有害的，都应采取措施加以预防。 预防粘模的方法有：采用与制件材料亲和力较小的模具材料；采用可靠的润滑措施，防止润滑膜在高压下被挤破；采用渗氮、碳氮共渗等表面处理方法，改变模具零件表层材料的组织结构。 合理选择模具结构参数和成形工艺条件 在保证制件质量的前提下，对于冲裁模适当加大凸、凹模间隙，对于弯曲模
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