标致206轿车左右前轮罩支架落料模具设计

题 目：标致206轿车左/右前轮罩支架落料模具设计系 别： 专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 摘 要本篇论文论述了模具工业在国内的发展与现状，并介绍了AutoCAD和Pro/e在模具设计中的结合应用，详细论述左/右前轮罩支架落料模具设计过程。据零件的形状和工艺性要求，进行工艺分析，制定了零件的冲压成形工艺方案，重点阐述了落料模具设计。论述左/右前轮罩支架落料模具方案的比较和选择。根据零件形状、结合实际制定出合理的排样设计。详细介绍了左/右前轮罩支架落料模具的结构设计及关键零部件设计（包括冲裁力、卸料力和顶出力的计算，弹簧、卸料螺钉的选择，凸、凹模设计，上、下模板，导柱、导套的选择等）。简述了冲压设备的选择，并且编制了模具主要零部件制造工艺。简要阐述了利用AutoCAD进行模具设计过程和Pro/e三维建模，以及两者的结合,虚拟装配和干涉检查。关键词：落料模具设计；工艺分析；结构设计；虚拟装配AbstractThis thesis discussed the development and actuality of die industry in our country, and introduced the combined use of AutoCAD and Pro/e in die design. Particularly discussed the designing process of pushing mold of the right and left cover bracket of the front wheel. Arts and crafts analyzing based on the arts and crafts requirement and parts shape. Brought forward the punching and forming schemes of the part. Stressed the design process of excision m- old. Compared and adopted the schemes of pushing mold of the right and left cover bracket of the front wheel. Designed the arrangements of the parts on the material based on the shape of the parts and practice condition. Particularly discussed the designing of the molds main parts structure, including calculating the punching force, protrusion force, choosing springs and bolts, designing concave and convex die, choosing the fixing boards and guiding pole and sheath. Simply discussed how to choose the pressing equipment. Arranged manufacture arts and crafts for the main parts of mould. Simply discussed the designing process of the die by combined use of AutoCAD and Pro/e. Did virtual assemblage and interference verification.Keyword: punch die design; arts and crafts analysis; structure design; virtual assemblage 前 言制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国民生产总值（GDP）的40%以上，振兴制造业是启动我国经济新高潮的杠杆。从技术进步角度看，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，全面推动了制造技术的飞跃发展，在不断汲取其他相关领域新技术的基础上，使创新贯穿于制造全过程，并使技术与管理相结合，不断推出新的制造模式，推动了人类生产活动不断进步。中国已加入WTO，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，大量外资企业将进入中国，各行各业将面临重大的机遇和挑战，模具行业也不例外，同时由于国内多数模具企业在技术上和质量上与国外先进水平存在较大差距，如何在最短时间内缩小这种差距，是关系到国内多数模具企业生存的关键问题。 随着我国汽车、摩托车、家电等工业的迅速发展，工业产品的外形在满足性能要求的同时，变得越来越复杂，而这些产品的制造离不开模具，这就要求模具制造行业以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出模具。为了达到上述要求，模具企业只有运用先进的管理手段和 CAD/CAM 集成制造技术，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。本篇论文主要侧重于从工艺分析、冲裁力计算、机构设计、零件设计、计算机绘图等几个方面入手，主要研究内容通过分析计算设计出一套完整的左/右前轮罩落料模具。在第一章里简要分析了模具工业在我国的发展现状、发展前景，同时简述了AutoCDA、Pro/e等计算机软件在模具设计中的广泛应用；对零件进行分析，制定出工件的加工工艺，初步拟定该落料模具的总体结构；对排样的优化设计、冲裁力的计算；对凸、凹模的设计；对各标准件包括弹簧、导柱、导套和上、下模座选择过程的分析。本文同时简要论述了AutoCDA、Pro/e在本模具设计中的应用及两者的结合。本文是在收集和阅读了大量的模具设计知识、网上查阅资料，去各模具工厂参观，以及现场观看校模具工厂的设计过程的基础上形成的。同时本文的形成，得益于尹绥玉老师、陈勇老师的自始至终的难点释疑和全面指导，得到了校模具工厂各位师傅的帮助和疑难解答，在此一同表示感谢！目 录第一章 概论11.1模具工业的发展与现状 11.1.1 模具工业发展概况11.1.2模具工业未来前景21.2 CAD在模具设计中的应用 31.3 Pro/e在模具设计中的用 4第二章 工艺分析与模具结构形式设计52.1 工艺分析52.1.1冲裁件的形状与尺寸要求 52.1.2左/右前轮罩支架结构分析52.2 制定工艺方案62.2.1零件工艺要求62.2.2工序顺序的编排与工序组合6第三章 工艺计算83.1 毛坯展开计算 83.2 排样优化设计 83.2.1搭边83.2.2 排样方案设计 93.2.3 排样方案比较 93.2.4 排样方案选择 103.3 冲压力的计算 113.3.1冲裁力的计算 113.3.2退料力、顶出力的计算 123.3.3降低冲裁力的方法 123.4计算压力中心 13第四章 冲压设备选择144.1典型冲压设备概述（曲柄压力机）144.2冲压设备选择原则154.2.1冲压设备类型的选择154.2.2冲压设备规格的确定154.3选择冲压设备16第五章 模具结构设计175.1 模具总体结构设计17 5.1.1方案分析17 5.1.2方案比较与选择175.2模具闭合高度分析 185.2.1闭合高度概述185.2.2估算模具闭合高度19第六章 模具主要零部件设计206.1 凸、凹模设计206.1.1计算冲裁间隙206.1.2凸、凹模刃口尺寸计算216.1.3凸模结构设计236.1.4凹模结构设计246.1.5凸、凹模最终确定结构256.2 退料板设计 266.3 顶出装置设计 266.4 弹簧的选择 276.4.1 弹簧选择原则 276.4.2 退料弹簧的选择 286.4.3 顶出弹簧的选择 286.5螺钉的选择296.5.1 退料螺钉的选择 296.5.2 顶出螺钉的选择 306.6定位方式设计30 6.7导向零件选择 306.7.1 分析 316.7.2 导柱、导套选择316.8支撑零件选择（上、下模座）326.8.1上、下模座选择原则326.8.2上、下模座的选择32第七章 模具总图绘制337.1绘制二维工程图337.2 三维建模337.3干涉检查、分析34第八章 模具主要零部件制造工艺的编制358.1上模座358.2下模座368.3凸模378.4退料板388.5顶出器398.6导柱408.7导套40第九章 结论41结束语 42致谢 43参考文献 44 第一章 概论1.1模具工业的发展与现状1.1.1 模具工业发展概况我国模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比有很大的差距，但在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速。据统计，我国（未包括香港、台湾、澳门）现有模具生产厂近2万家，从业人员约50万人，“九五”期间的年增长率为13%，2000年总产值为270亿元，占世界总量的5%。但从总体上看，自产自用占主导地位，商品化模具仅为1/3左右，国内模具生产仍供不应求，特别是精密、大型、复杂、长寿命模具，仍主要依赖进口。目前，就整个模具市场来看，进口模具约占市场总量的20%左右，其中，中高档模具进口比例达40%。因此，近年来我国模具发展的重点放在精密、大型、复杂、长寿命模具上，并取得了可喜的成绩，模具进口量下降，模具技术和水平也有长足的进步。主要表现在以下几方面。 1）研究开发几十种模具新钢种及硬质合金等新材料，并采用了热处理新工艺，使模具使用寿命得到延长。2）发展了多工位级进模和硬质合金等新产品，并根据国内生产需要研制了一批精密塑料注射模。3）研究开发了一些新技术和新工艺，如三维曲面数控仿形加工、模具表面抛光、表面皮纹加工以及皮纹辊压制造技术、模具钢的超塑性成型技术和各种快速模具制造技术等。4）模具加工设备已得到较大发展，国内已能批量生产精密坐标磨床、CNC仿形铣床和加工中心、CNC电火花线切割机床以及高精度电火花成形机床等。5）模具CAD/CAM技术已得到较广泛的应用，模具计算机仿真技术也应用于模具设计制造中。各院校、研究机构正在开展模具智能制造、并行工程、虚拟制造、敏捷制造和快速制造等先进制造技术的研究。6）各大专院校和研究所培养了一批高级模具技术人才，现代模具制造技术中的高科技含量逐渐增加。虽然我国模具工业已得到较大的发展，但仍然不能满足国内经济高速发展的需要。“十五”期间，我国模具市场在汽车（含摩托车）、家用电器、电子及通信产品、建材、玩具、仪器仪表等行业将会有更大的需求。据预测，到2006年底模具产值将达到460亿元，年均增长率为12%，模具自给率从目前的70%提高到接近80%，模具及模具标准件出口将从现在的9000万美元增长到2006年底的2亿美元。模具先进制造技术的发展，要求机床行业提供高精高效高速铣削、数控电加工、虚拟轴数控加工、复合加工和低速线切割等机床。1.1.2 模具工业未来前景根据当前模具工业的形势分析可看出，我国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。 目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。 我国模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。 随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制件的原材料，这项技术的应用在国外发展很快，已十分普遍。国内热流道模具也已经生产，有些企业已达30左右，但总的来看，比例太低，亟待发展。随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注射成型工艺的模具将随之发展。 模具标准件的应用将日渐广泛，模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。同时，快速经济模具的前景十分广阔。由于人们要求模具的生产周期越短越好，因此开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具；用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具。这类模具制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。还可用水泥塑料制作汽车覆盖件模具。中、低熔点合金模具，喷涂成型模具，电铸模，精铸模，层叠模，陶瓷吸塑模及光造型和使用热硬化橡胶快速制造低成本模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。 模具行业中压铸模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。1.2 CAD在模具设计中的应用模具行业是国家工业发展的重要基础行业，各种先进技术应首先应用于模具行业，CAD/CAE技术作为一项重要的技术手段，正越来越广泛地在模具行业得以应用。传统的模具设计是经过概念设计分析样品生产分析设计分析生产这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。随着计算机的发展，CAD/CAE技术逐渐取代了传统的模具设计理念和设计方法，这种技术使得模具在进行真实的生产（包括样品生产）之前就已经通过了计算机应用软件进行了精确的结构设计、结构分析以及成形仿真过程。模具结构设计应用相应的CAD软件，根据要实现的功能、外观和结构要求，先设计草图，然后生成相应的实体，接着子装配和总体装配，仿真模具开模过程，检查干涉情况，并进行真实渲染。整个过程也可以从上到下进行修改，每个过程的参数都可以改变，并可以设定参数间的关联性。随着科技的不断进步，制造业正向数字化、全球化、网络化的方向发展，产品的生命周期越来越短，新产品的上市速度越来越快。模具是制造业的基本工艺设备，模具设计的、制造的效率对产品的开发效率有决定性影响。因此在模具设计的过程中，利用先进的CAD/CAE技术进行模具设计省事、省力，而且最为重要的是保证了成型后制品的准确性，减少了试模的次数，缩短了模具的设计及生产的周期。1.3 Pro/e在模具设计中的应用计算机辅助设计软件Pro/ E 是一个参数化的实体造型软件,不但能生成真实的几何形体,还可进行精确的模型分析,运动分析,干涉检查等。Pro/ E 的参数化特征造型技术大大减轻了设计人员的绘图工作量,提高了产品设计的效率和质量,利用Pro/ E相应的开发工具及技术开发冲压模具计算机辅助设计(CAD) 系统,可实现零件设计、装配设计、加工设计等同时进行,从而达到缩短模具的生产制造周期,提高产品质量的目的。模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM，各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。 Pro/ENGINEER 软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。Pro/ENGINEER 软件为模具制造过程引进并行工程技术提供了可靠保证。 并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。 在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计模具型腔、型芯二维设计工艺准备模具型腔、型芯设计三维造型数控加工指令编程数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。 要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同，并使每个工程师所做的修改自动反映到其他有关的工程师那里，保证数据的唯一性和可靠性。Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。第二章 工艺分析和模具结构形式设计2.1 工艺分析冲裁件的工艺性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。而冲裁件的形状特点，尺寸大小，尺寸标注方法，精度要求和材料性能等是影响冲裁工艺性的主要因素。2.1.1 冲裁件的形状与尺寸要求冲裁件的形状应尽量简单、对称，最好是由圆弧和直线组成。应该避免冲裁件上有过长的悬臂和狭槽，其最小宽度要大于料厚t的两倍。冲裁件上的孔与孔径、或孔与边缘的距离b、b1也不能过小， 一般b1.5t, b1t。为了防止冲裁时凸模折断或压弯，冲孔的尺寸也不能太小。2.1.2. 左/右前轮罩支架结构分析1图2.1为左/右前轮罩支架零件图。该零件材料为08AL料厚t=1mm。该零件是大批量生产，其形状简单，外形由圆弧和直线组成。该零件左右轮罩对称，孔径以及离边缘的距离满足冲压工艺要求，适合冲模生产。 图2.1左/右前轮罩支架零件图2.2 制定工艺方案2.2.1零件工艺要求 该零件左右对称，要冲出满足工艺要求零件，至少需要以下六道工序：（1）落料；（2）冲孔；（3）拉深成型 ；（4）翻边；（5）翻孔；（6）切开。2.2.2工序顺序的编排与工序组合1）方案编制方案一：第一序 落料；第二序 冲孔；第三序 拉深成形；第四序 翻孔翻边；第五序 切开方案二：第一序 落料；第二序 冲孔切开；第三序 拉深成形；第四序 翻孔翻边；方案三：第一序 落料；第二序 翻边成形；第三序 冲孔；第四序 翻孔切开；2）方案比较与选择方案比较：方案一工序太多，一共要设计五套模具，大大增加了生产制造成本；方案二有四道工序，虽然克服了方案一的缺点，但该方案在第二序就将制件切开，不便于后面的模具设计和制造；方案三改进了前两方案的缺点，将左/右前轮罩支架作为整体进行冲裁，共四道工序，第四道工序切开。这样需设计四套模具，既方便模具设计也节省成本。方案选择：根据冲裁工艺性应满足材料消耗少、工序数目少、模具结构简单而寿命长，产品质量稳定、结构简单的原则。同时考虑零件的精度要求、现有设备情况和冲裁方便等因素，通过方案比较，选择方案三为最终确定工艺方案。本课题只进行左/右前轮罩支架落料模具设计，本论文详细论述了左/右前轮罩支架落料模具设计的过程。第三章 工艺计算3.1 毛坯展开计算根据该零件的各组成特征， 按照各特征的规则形状或近似形状进行展开，再将已展开的毛坯板料进行过渡处的圆弧修正。初步确定轮廓尺寸，然后通过试模、实验,最终得毛坯精确尺寸。如图3.1所示图3.1毛坯形状和尺寸3.2 排样优化设计排样是冲裁件在条料、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。本落料模具采用有废料排样，模具沿工件外沿进行冲裁，工件周边都留有搭边。这样能保证冲裁件的质量稳定，冲模寿命也长。3.2.1搭边搭边是排样时工件之间，以及工件与条料侧边之间留下的余料尺寸（，a），从而可以补偿条料的定位误差，保证冲出合格的工件。搭边保证了条料有一定的刚度，便于送料。搭边是废料，从节省材料出发，搭边值应愈小愈好。但过小的搭边容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件的剪切表面质量。由于本工件的料厚较小只有1mm，查文献1表2-16以及结合工厂师傅经验选择搭边值。a=2.5；=2.03.2.2排样方案设计本落料模具有如下二种排样方案：方案一：图3.2排样（方案一）方案二：图3.3排样（方案二）3.2.3 排样方案比较排样时，在保证工件质量的前提下，主要考虑如何提高材料的利用率，通过计算材料的利用率来选择最优排样方案。材料利用率计算公式如下：一个进距的材料利用率计算见式（3.1）： （3.1） 式中 A冲裁件面积；一张板料上冲裁件总数目；B板料宽度mm；L板料长度mm。使用AutoCAD软件查询命令得冲裁件的面积为S：S=90118.95；计算各方案的利用率：方案一如图3.1所示，利用率计算如下：A=90118.95；=3；B=334.34+3a=341.84mm；L=358.973+2a+2=1085.91mm;由式（3.1）得：=72.83%方案二，如图3.3所示，利用率计算如下：A=90118.95;=3;B=363.97mm;L=1012.02mm;由式（3.1）得：=73.34%3.2.4 排样方案选择比较两个方案，方案二利用率较高，同时也便于送料，所以最终选择方案二为最终确定排样方案。如图3.4所示：送料方向 图3.4排样送料方案图3.3 冲压力的计算为了进行模具设计满足冲压设备，需要计算冲压力，包括冲裁力、退料力、顶出力。3.3.1冲裁力的计算本模具采用平刃口凸模和凹模冲裁，其冲裁力计算如下式（3.2）： （3.2）式中 冲裁力（N）；L冲裁件的周长（mm）；t材料厚度（mm）； 材料抗剪强度（MPa）。考虑到凸、凹模刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化以及材料厚度偏差等因素，实际所需的冲裁力还需增加30%，故选择冲床的冲裁力（N）： =1.3 (3.3)式中 材料的抗拉强度。由AutoCAD软件查询命令求得落料零件周长为：L=1187.23mm；所给材料厚度：t=1mm;查文献1，书末附录A得材料抗剪强度：=380MPa由式（3.3）得：=1.3=1.31187.231380N=586491.62 N;3.3.2退料力、顶出力的计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而落下部分材料会卡在凹模洞口中。从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力称为退料力；逆着冲裁方向顶出来的力称为顶出力。如图3.5所示：图3.5 卸料力、顶出力影响退料力、顶出力的因素很多，如材料种类，材料厚度，冲裁间隙，零件形状尺寸以及润滑状况等。通常采用经验公式见式（3.4），（3.5）：退料力 （3.4）顶出力 （3.5）式中 F冲裁力（N）；、分别为卸料力顶出力因素，可由文献1中表2-15查得。由料厚为：t=1mm;查文献1表2-15得：=0.04； =0.04；退料力 =0.04586491.62N=23459.66 N；顶出力 =23459.66 N；3.3.3 降低冲裁力的方法1在冲裁高强度或厚度大、周边长的工件时所需的冲裁力往往超过所给的冲床的吨位，为此一般采用如下几种降低冲裁力的方法。1）采用斜刃口模具 在采用普通的平刃口模具冲裁时，其整个刃口平面都同时接触板料，冲裁大型或厚板工件的冲裁力往往很大。若将凸模（或凹模）刃口平面做成与其轴线倾斜一个角度。则冲裁时其刃口逐步切入材料，从而降低了冲裁力。设计斜刃口时，应注意将斜刃对称布置。以免冲裁时凹模承受单向侧压力而发生偏移，啃坏刃口。2）采用阶梯形布置的凸模 在多凸模冲模中，将凸模设计为阶梯行布置，即将凸模做成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而减少总的冲裁力。当 几个凸模的直径相差悬殊时，为了提高模具寿命，避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力的作用而产生的作用而产生折断或倾斜，一般都把小凸模做短些。3.4 计算压力中心冲裁模的压力中心就是冲裁力合力的作用点。冲裁时，模具的压力中心一定要与冲床滑块的中心线重合。否则滑块就会承受偏心载荷，使模具歪斜，间隙不均，从而导致冲床滑块与导轨和模具的不正常磨损，降低冲床和模具的寿命。所以在设计模具时，必须要确定模具的压力中心，并使其通过模柄的轴线，从而保证模具压力中心与冲床滑快中心重合。对称形状的工件，其压力中心位于轮廓图形的几何中心，对于复杂工件或多凸模冲裁的压力中心，可利用力矩原理用计算法求得，也可以用软件求得。本零件外形不是规则弧线，手动计算不准确故采用AutoCAD查询命令求得。首先将零件图创建面域，再使用查询命令，选择对象为刚创建的面域，即可求得零件质心，如图3.6所示，O点即为本零件压力中心：图3.6零件质心第四章 冲压设备选择1冲压加工中常用的机械压力机属于锻压机械中的一类，机械压力机按其结构形式和使用对象分为若干系列，每个系列又分若干组。在选用时应使冲压设备的类型和规格满足所设计模具和生产的要求。4.1典型冲压设备概述（曲柄压力机）曲柄压力机是以曲柄传动的锻压机械，它能完成各种冲压工序，如冲裁、弯曲、拉深、胀形、挤压和模锻等，是冲压车间的主要设备。曲柄压力机的主要技术参数：1）公称压力 曲柄压力机的公称压力是指滑块离下止点前某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度时，滑块上所允许承受的最大作用力。例如J31-315压力机的公称压力为3150KN，它是指滑块离下止点前10.5mm或曲柄旋转到离下止点前，滑块上所允许承受的最大作用力。公称压力是压力机的的一个主要参数。2）滑块行程 它是指滑块从上止点到下止点所经过的距离，其大小随工艺用途和公称压力的不同而不同。例如，冲裁用的曲柄压力机行程较小，拉深用的压力机行程较大。3）行程次数 它是滑块每分钟从上止点到下止点，然后再回到上止点所往复的次数。一般小型压力机和用于冲裁的压力机行程次数较多，大型压力机和用于拉深的压力机行程次数较小。4）闭合高度 它是指滑块在下止点时，滑块下平面到工作台上平面的距离。当闭合高度调节装置将滑块调整到最上位置时，闭合高度最大，称为最大闭合高度；将滑块调整到最下位置时，闭合高度最小，称为最小闭合高度。闭合高度从最大到最小可以调节的范围，称为闭合高度调节量。5）装模高度 当工作台面上装有工作垫板，并且滑块在下止点时，滑块下平面到垫板上平面的距离为装模高度。在最大闭合高度状态时的装模高度为最大装模高度，在最小闭合高度状态时的装模高度为最小装模高度。装模高度与闭合高度之差为垫板厚度。4.2 冲压设备选择原则冲压设备的选择是工序设计和模具设计的一项重要的内容。合理地选用设备对工件质量的保证、生产率的提高、操作时的安全性都有重大的影响，也为模具的设计带来方便。冲压设备的选择主要决定其类型和规格。4.2.1冲压设备类型的选择冲压设备类型的选定主要取决于工艺要求和生产批量。对于中小型的冲裁件，弯曲件或拉深件的生产，主要应用开式机械压力机。虽然开式冲床的刚度差，在冲压力的作用下床身的变形能够破坏冲裁模的间隙分布，降低模具的寿命或冲裁件的表面质量 。可是，由于它提供了极为方便的操作条件和非常容易安装机械化附属装置的特点，使它成为目前中、小型冲压设备的主要形式。对于大中型冲压件的生产，多采用闭式结构形式的机械压力机，其中有一般用途的通用压力机，也有台面较小而刚度大的专用挤压压力机、精压机等。在大型拉深件的生产中，应尽量选用双动拉深压力机，因其可使所用模具结构简单，调整方便。在小批量生产当中，尤其是大型厚板料冲压件的生产多采用液压机。液压机没有固定的行程，不会因为板料厚度变化而超载，而且在需要很大的施力行程加工时，与机械压力相比具有明显的优点。但是，液压机的速度小，生产效率低，而且零件的尺寸精度有时因为受到操作因素的影响而不十分稳定。摩擦压力机具有结构简单、造价低廉、不易发生超负荷损坏等特点，所以在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。但是、摩擦压力机的行程次数较少，生产率低，而且操作也不太方便。在大批量生产或形状复杂零件的大量生产中，应尽量选用高速压力机或多工位自动压力机。4.2.2冲压设备规格的确定在冲压设备的类型选定之后，应该进一步根据冲压件的尺寸、模具的尺寸和冲压力来确定设备的规格。冲压设备规格的确定主要取决于工艺参数及模具结构尺寸，对于曲柄压力机必须满足以下要求：1） 所选压力机的公称压力必须大于冲压所需的总冲压力，即：2）压力机的行程大小要适当。由于压力机的行程影响到模具的张开高度，因此对于冲裁模具，其行程不宜过大，以免发生模座与导向装置脱开的不良后果。3）所选压力机的闭合高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小闭合高度之间。4）压力机的工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要留有安装固定的余地。一般每边应大出5070mm以上。压力机台面上的漏料孔尺寸必须大于工件（或废料）的尺寸。4.3 选择冲压设备本模具是根据神龙公司现有设备所设计的一套落料模具，根据公司所提供的现有冲压设备，同时根据上面计算所得到本落料模所需冲裁压力，选择冲压设备型号为：JD31-250公称压力 =2500KN；最大闭合高度为 =490mm；最小闭合高度为 =290mm；计算所需冲裁力为 =586491.62 N=2500KN，所以满足要求。第五章 模具结构设计5.1 模具总体结构设计5.1.1方案分析在上述计算和分析的基础上，进行模具总体结构设计。根据零件要求，现设计了如下两套模具结构方案：方案一 模具采用正装，凸、凹模用整体结构，弹性卸料，下模板挖出落料孔，如图2.3所示：图5.1 左/右前轮罩支架落料模具（方案一）1-凹模 2-下模板 3-导柱 4-导套 5-上模板 6-卸料板 7-凸模8-弹簧方案二 模具采用倒装结构，凹模装在上模板上，凸模装在下模板上，凸、凹模采用镶块拼接结构，弹性卸料，零件由顶出器顶出。如图2.4所示：图2.4 左/右前轮罩支架落料模具（方案二）1- 凸模 2-卸料板3-下模板 4-导柱 5-导套 6-上模板 7-凹模 8-弹簧9-顶出器5.1.2方案比较与选择方案比较：方案一，凸、凹模采用整体结构，便于制造但是不便于维护。同时在下模板上挖出尺寸较大的落料孔，大大削弱了模板的强度，影响模具寿命。方案二，凸、凹模采用镶块拼接结构，便于维护和更换，用顶出器顶料，解进了方案一的不足。方案选择：根据比较可知，方案二比较合理，能够满足模具设计的结构要求，所以最终选择方案二为本左/右前轮罩支架落料模具结构型式。5.2模具闭合高度分析5.2.1闭合高度概述模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上、下模之间的距离。在确定模具闭合高度应了解冲床的闭合高度。冲床的闭合高度是指滑块在下止点时，滑块底平面到工作台（不包括冲床垫板厚度）的距离。冲床的调节螺杆可以上、下调节，当滑块在下止点位置，调节螺杆向上调节，将滑块调整到最上位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最大闭合高度。当滑块在下止点位置，调节螺杆向下调节，将滑块调整到最下位置时，滑块底面到工作台的距离，称为冲床的最小闭合高度。为使模具正常工作，模具闭合高度必须与冲床的闭合高度相适应，应介于冲床最大和最小闭合高度之间由式（5.1）确定。+10-10 （5.1）如果模具闭合高度小于冲床的最小的闭合高度时，可以采用垫板，其厚度为 则关系见式（5.2）。-+10-10 （5.2）其中，-和- 分别为模具安装在冲床垫板上时，冲床的最大和最小装模高度。5.2.2估算模具闭合高度已经选择冲压设备型号为 JD31-250。冲床最大闭合高度为=490mm冲床最小闭合高度为=290mm所以在模具设计的中在各零件厚度的确定时保证闭合高度应满足:+10mm=300mm-10mm=480mm第六章 模具主要零部件设计6.1 凸、凹模设计16.1.1计算冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差，其双面间隙用Z表示，单面间隙为Z/2。冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量、冲裁力、模具寿命等影响很大，所以冲裁间隙好是冲裁模设计中一个很重要的工艺参数。设计模具时一定要选择合理的间隙，使冲裁件的断面质量较好，所需冲裁力较小，模具寿命较高。但分别按质量、精度、冲裁力等方面的要求，各自确定的合理间隙并不相同，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是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，就可以冲出良好的零件。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应采用最小合理间隙值。对于具体选择，在一般条件下我们可以参考经验数据，此外也可以采用经验公式，如式（6.1）。Z=mt (6.1)式中 t材料厚度（mm）； m系数，与材料性能及厚度有关。 当t3mm时软钢、纯铁 m=15%19%铜、铝合金 m=16%21%由于各类间隙值之间没有绝对的界限，因此，还必须根据冲裁件的情况、模具结构、冲压方法以及模具加工方法等因素，酌情增减间隙值，如：（1）对于尺寸精度、断面垂直度要求高的冲裁件，应选用较小间隙值。对于尺寸精度和断面垂直度要求不高的冲裁件，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，可采用大间隙值。（2）在同样条件下，非圆形凸、凹模刃口形状比圆形的间隙大。（3）凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。本模具冲裁件材料为08AL t=1mm综合考虑各方面因素取 m=7%由式（6.1）得 Z/2=mt=0.07mm6.1.2凸、凹模刃口尺寸计算冲裁件的尺寸精度取决于凸、凹模刃口部分的尺寸。冲裁的合理间隙也要靠凸、凹模刃口部分的尺寸来保证和实现。所以正确地确定刃口部分的尺寸是相当重要的。6.1.2.1尺寸计算原则在决定模具刃口尺寸及制造公差时，需要考虑下述原则：（1）落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凸模上；设计冲模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。（2）考虑到冲裁时凸、凹模的磨损，在设计凸、凹模刃口尺寸时，对基准件刃口尺寸在磨损后增大的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其刃口的公称尺寸应取工件尺寸公差范围内较大的数值。这样，在凸、凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格的零件。（3）在确定模具刃口制造公差时，要既能保证工件的精度要求，又能保证有合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高34级。6.1