毕业设计（论文）-衬板冲压工艺及模具设计（全套图纸）

河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 1 1 绪绪 论论 目 前 ，我 国冲 压技 术与工 业发 达国 家 相比还 相当 的落 后 ，主 要原 因是 我 国 在 冲 压 基 础 理 论 及 成 形 工 艺 、 模 具 标 准 化 、 模 具 设 计 、 模 具 制 造 工 艺 及 设 备 等 方 面 与 工 业 发 达 的 国 家 尚 有 相 当 大 的 差 距 ， 导 致 我 国 模 具 在 寿 命 、 效 率 、 加 工 精 度 、 生 产 周 期 等 方 面 与 工 业 发 达 国 家 的 模 具 相 比 差 距 相 当 大。 1.1 冲 压 的 概 念、特 点 及 应 用冲 压 的 概 念、特 点 及 应 用 冲 压 是 利 用 安 装 在 冲 压 设 备 （ 主 要 是 压 力 机 ） 上 的 模 具 对 材 料 施 加 压 力 ， 使 其 产 生 分 离 或 塑 性 变 形 ， 从 而 获 得 所 需 零 件 （ 俗 称 冲 压 或 冲 压 件 ）的 一 种压 力加 工方法 。冲压 通常 是在常 温下 对材 料 进行冷 变 形 加 工 ， 且 主 要 采 用 板 料 来 加 工 成 所 需 零 件 ， 所 以 也 叫 冷 冲 压 或 板 料 冲 压 。 冲 压 是 材 料 压力 加工 或 塑性 加 工 的 主要 方 法之一 ，隶 属于 材 料成 型 工程 术 。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 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 件 的 专 用 工 具 。 冲 模 在 冲 压 中 至 关 重 要 ， 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 2 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 无 法 实 现 。 冲 压 工 艺 与 模 具 、 冲 压 设 备 和 冲 压 材 料 构 成 冲 压 加 工的 三要 素 ，只有 它 们 相互 结 合才能 得出 冲压 件 。 与 机 械 加 工 及 塑 性 加 工 的 其 它 方 法 相 比 ， 冲 压 加 工 无 论 在 技 术 方 面 还 是 经 济方 面都 具 有许多 独特 的优 点 。主要 表现 如下 。 (1) 冲 压 加 工 的 生 产 效 率 高 ， 且 操 作 方 便 ， 易 于 实 现 机 械 化 与 自 动 化 。 这 是 因 为 冲 压 是 依 靠 冲 模 和 冲 压 设 备 来 完 成 加 工 ， 普 通 压 力 机 的 行 程 次 数 为 每 分 钟 可 达 几 十 次 ， 高 速 压 力 要 每 分 钟 可 达 数 百 次 甚 至 千 次 以 上 ， 而 且每 次冲 压 行程就 可能 得 到 一 个冲件 。 （2）冲压 时由 于模 具保证 了 冲 压 件 的 尺寸与 形 状 精度 ，且一般 不 破 坏 冲 压 件 的 表 面 质 量 ,而 模 具 的 寿 命 一 般 较 长 ,所 以 冲 压 的 质 量 稳 定 ,互 换 性 好 ,具 有“ 一 模一样 ”的 特征 。 （3）冲压 可加 工出 尺寸范 围较 大、形 状较复 杂 的 零件 ，如小到 钟 表 的 秒 表 ，大 到汽 车 纵梁、覆 盖 件等，加上冲 压 时 材料 的 冷变形 硬化 效 应 ， 冲 压 的 强度 和刚 度 均较 高 。 （4）冲压 一般 没有 切屑碎 料生 成，材 料的 消 耗较 少 ，且 不需其 它 加 热 设 备 ，因 而是 一 种省料 ，节 能的 加 工方 法 ，冲 压 件 的 成 本较 低 。 冲 压 地 、 在 现 代 工 业 生 产 中 ， 尤 其 是 大 批 量 生 产 中 应 用 十 分 广 泛 。 相 当 多 的 工 业 部 门 越 来 越 多 地 采 用 冲 压 法 加 工 产 品 零 部 件 ， 如 汽 车 、 农 机 、 仪 器 、 仪 表 、 电 子 、 航 空 、 航 天 、 家 电 及 轻 工 等 行 业 。 在 这 些 工 业 部 门 中 ，冲 压 件 所 占的比 重 都 相当 的 大， 少 则 60%以 上 ， 多 则 90%以上 。 不 少 过 去用 锻造 =铸造和 切削 加工 方 法制造 的 零 件 ，现 在大多 数也 被质 量 轻 、 刚 度 好 的 冲 压 件 所 代 替 。 因 此 可 以 说 ， 如 果 生 产 中 不 谅 采 用 冲 压 工 艺 ， 许 多 工 业 部 门 要 提 高 生 产 效 率 和 产 品 质 量 、 降 低 生 产 成 本 、 快 速 进 行 产 品 更新 换代 等 都是难 以实 现 的 。 1.2 国 内 模 具 发 展现 状 方 向 以 及 冲 压技 术 的 现 状 及 发 展方 向国 内 模 具 发 展现 状 方 向 以 及 冲 压技 术 的 现 状 及 发 展方 向 1.2.1 国 内 模 具 的现 状国 内 模 具 的现 状 我 国模 具 近 年来 发 展很快 ，据 不完 全 统 计， 2003 年我 国 模具生 产 厂 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 3 点 约 有 2 万 多家 ，从业人 员 约 50 多 万人 ，2004 年 模具 行业的 发 展 保持 良 好 势 头 ，模 具 企 业 总体 上 订单 充足 ， 任务饱 满 ， 2004 年 模具产 值 530 亿 元 。 进 口模 具 18.13 亿 美元 ，出 口 模具 4.91 亿美 元 ，分别 比 2003 年 增 长 18%、32.4%和 45.9%。进出 口之 比 2004 年 为 3.69:1，进出 口相 抵 后 的 进 净 口 达 13.2 亿美元 ，为 净进 口 量较大 的国 家。 在 2 万 多家 生产 厂 点中 ，有 一半 以上 是 自产 自用 的 。在 模具 企 业中 ， 产 值 过 亿元 的模 具 企业只 有 20 多 家，中型企 业几 十 家 ，其 余都 是小 型企 业 。 近 年 来， 模具 行 业结 构 调 整 和体制 改革 步伐 加 快，主 要 表 现 为 ： 大 型 、 精 密 、 复 杂 、 长 寿 命 中 高 档 模 具 及 模 具 标 准 件 发 展 速 度 快 于 一 般 模 具 产 品 ； 专 业 模 具 厂 数 量 增 加 ， 能 力 提 高 较 快 ； “三 资 “及 私 营 企 业 发 展 迅 速 ；国 企股 份 制改造 步伐 加快 等 。 虽然 说 我国 模具 业 发展 迅 速 ，但 远远 不能适 应国 民经 济 发展的 需要 。 我 国 尚 存在 以下 几 方面的 不足 : 第一，体制 不顺 ，基础薄 弱 。 “ 三资 ”企业 虽然 已 经 对 中国模 具 工 业 的 发 展 起 了 积 极 的 推 动 作 用 ， 私 营 企 业 近 年 来 发 展 较 快 ， 国 企 改 革 也 在 进 行 之 中 ， 但 总 体 来 看 ， 体 制 和 机 制 尚 不 适 应 市 场 经 济 ， 再 加 上 国 内 模 具 工 业 基 础 薄 弱 ， 因 此 ， 行 业 发 展 还 不 尽 如 人 意 ， 特 别 是 总 体 水 平 和 高 新 技 术方 面。 第 二，开发 能力 较 差，经 济效 益欠 佳 .我国模 具 企 业技 术 人员比 例 低 ， 水 平 较 低 ， 且 不 重 视 产 品 开 发 ， 在 市 场 中 经 常 处 于 被 动 地 位 。 我 国 每 个 模 具 职 工平 均年 创 造产 值 约 合 1 万美 元 ，国 外模 具工 业 发达国 家大 多 是 15 20 万 美元 ，有 的高 达 2530 万 美元 ，与 之相 对的 是我国 相当 一部 分 模 具 企 业还 沿用 过 去作坊 式管 理 ，真 正 实现 现 代 化企 业 管理的 企业 较 少 。 第 三 ， 工 艺 装 备 水 平 低 ， 且 配 套 性 不 好 ， 利 用 率 低 虽 然 国 内 许 多 企 业 采 用 了 先 进 的 加 工 设 备 ， 但 总 的 来 看 装 备 水 平 仍 比 国 外 企 业 落 后 许 多 ， 特 别是 设备 数 控化率 和 CAD/CAM 应用覆 盖 率 要比 国 外企业 低得 多 。 由 于 体 制 和 资 金 等 原 因 ， 引 进 设 备 不 配 套 ， 设 备 与 附 配 件 不 配 套 现 象 十 分 普 遍 ， 设 备 利 用 率 低 的 问 题 长 期 得 不 到 较 好 解 决 。 装 备 水 平 低 ， 带 来 中 国 模 具企 业钳 工 比例过 高等 问题 。 第四，专业 化、标 准化、商品 化的 程 度低、协作 差 由 于长期 以来 受 “ 大 而 全 ”“ 小 而 全 ” 影 响 ， 许 多 模 具 企 业 观 念 落 后 ， 模 具 企 业 专 业 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 4 化 生 产 水 平 低 ， 专 业 化 分 工 不 细 ， 商 品 化 程 度 也 低 。 目 前 国 内 每 年 生 产 的 模 具 ，商 品模 具 只占 45%左 右 ，其 馀为自 产自 用。模 具 企业 之间 协 作 不 好 ， 难 以 完 成 较 大 规 模 的 模 具 成 套 任 务 ， 与 国 际 水 平 相 比 要 落 后 许 多 。 模 具 标 准 化 水 平 低 ， 标 准 件 使 用 覆 盖 率 低 也 对 模 具 质 量 、 成 本 有 较 大 影 响 ， 对 模具 制造 周 期影响 尤甚 。 第 五 ， 模 具 材 料 及 模 具 相 关 技 术 落 后 模 具 材 料 性 能 、 质 量 和 品 种 往 往 会 影 响 模 具 质 量 、 寿 命 及 成 本 ， 国 产 模 具 钢 与 国 外 进 口 钢 相 比 ， 无 论 是 质 量 还 是 品 种 规 格 ， 都 有 较 大 差 距 。 塑 料 、 板 材 、 设 备 等 性 能 差 ， 也 直 接 影响 模具 水 平的提 高。 1.2.2 国 内 模 具 的发 展 趋 势国 内 模 具 的发 展 趋 势 巨 大 的 市 场 需 求 将 推 动 中 国 模 具 的 工 业 调 整 发 展 。 虽 然 我 国 的 模 具 工 业 和 技 术 在 过 去 的 十 多 年 得 到 了 快 速 发 展 ， 但 与 国 外 工 业 发 达 国 家 相 比 仍 存 在 较 大 差 距 ， 尚 不 能 完 全 满 足 国 民 经 济 高 速 发 展 的 需 求 。 未 来 的 十 年 ， 中国 模具 工 业和技 术的 主要 发 展方向 包括 以下 几 方面 : 1） 模 具日 趋大 型 化； 2）在 模具 设计 制 造中广 泛应 用 CAD/CAE/CAM 技 术 ； 3）模 具扫 描及 数 字化系 统； 4）在 塑料 模具 中推 广应 用 热流 道 技 术 、气 辅注 射 成 型和 高压注 射 成 型 技 术 ； 5）提 高模 具标 准 化水平 和模 具标 准 件的使 用率 ； 6）发 展优 质模 具 材料和 先进 的表 面 处理技 术 ； 7）模 具的 精度 将 越来越 高； 8）模 具研 磨抛 光 将自动 化、 智能 化 ； 9）研 究和 应用 模 具的高 速测 量技 术 与 逆向 工程 ； 10）开 发新 的成 形 工艺和 模具 。 1.2.3 冲 压 标 准 化及 专 业 化 生 产 方 面冲 压 标 准 化及 专 业 化 生 产 方 面 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 5 模 具 的 标 准 化 及 专 业 化 生 产 ， 已 得 到 模 具 行 业 和 广 泛 重 视 。 因 为 冲 模 属 单 件 小 批 量 生 产 ， 冲 模 零 件 既 具 的 一 定 的 复 杂 性 和 精 密 性 ， 又 具 有 一 定 的 结 构 典 型 性 。 因 此 ， 只 有 实 现 了 冲 模 的 标 准 化 ， 才 能 使 冲 模 和 冲 模 零 件 的 生 产 实 现 专 业 化 、 商 品 化 ， 从 而 降 低 模 具 的 成 本 ， 提 高 模 具 的 质 量 和 缩 短 制 造 周 期 。 目 前 ， 国 外 先 进 工 业 国 家 模 具 标 准 化 生 产 程 度 已 达 70%80%，模 具 厂只需 设计 制造 工 作零件 ，大部 分模 具 零件 均从 标准 件 厂 购 买 ， 使 生 产 率 大 幅 度 提 高 。 模 具 制 造 厂 专 业 化 程 度 越 不 定 期 越 高 ， 分 工 越 来 越 细 ， 如 目 前 有 模 架 厂 、 顶 杆 厂 、 热 处 理 厂 等 ， 甚 至 某 些 模 具 厂 仅 专 业 化 制 造 某 类 产 品 的 冲 裁 模 或 弯 曲 模 ， 这 样 更 有 利 于 制 造 水 平 的 提 高 和 制 造 周 期 的 缩 短 。 我 国 冲 模 标 准 化 与 专 业 化 生 产 近 年 来 也 有 较 大 发 展 ， 除 反 映 在 标 准 件 专 业 化 生 产 厂 家 有 较 多 增 加 外 ， 标 准 件 品 种 也 有 扩 展 ， 精 度 亦 有 提 高 。 但 总 体 情 况 还 满 足 不 了 模 具 工 业 发 展 的 要 求 ， 主 要 体 现 在标 准化 程 度还 不 高（ 一般 在 40%以 下 ），标准 件 的品种 和 规 格 较 少 ， 大 多 数 标 准 件 厂 家 未 形 成 规 模 化 生 产 ， 标 准 件 质 量 也 还 存 在 较 多 问 题 。 另 外， 标准 件 生产的 销售 、供 货 、服务 等都 还有 待 于进一 步提 高 。 1.3 衬 板冲 孔 落料 模 具 设 计 与 制 造方 面衬 板冲 孔 落料 模 具 设 计 与 制 造方 面 1.3.1 衬板 冲 孔 落料 模 具 设 计 的 设 计思 路衬板 冲 孔 落料 模 具 设 计 的 设 计思 路 冲 裁 是 冲 压 工 艺 的 最 基 本 工 序 之 一 ， 它 是 利 用 模 具 使 板 料 沿 着 一 定 的 轮 廓 形状 产生 分 离的一 种冲 压工 序 。它 包括 落料 、冲 孔、切边 、修 边 、 切 舌 、 剖 切 等 工 序 ， 其 中 落 料 和 冲 孔 是 最 常 见 的 两 种 工 序 。 冲 裁 在 冲 压 加 工 中 应 用 极 广 。 它 既 可 直 接 冲 出 成 品 零 件 ， 还 可 以 对 已 成 形 的 工 件 进 行 再 加 工 。 普 通 冲 裁 加 工 出 来 的 制 件 的 精 度 不 高 ， 一 般 情 况 下 ， 冲 裁 件 的 尺 寸 精度 应 在 IT12 级 以下 ，不 宜高 于 IT10 级 。 只 有 加 强 冲 裁 变 形 基 础 理 论 的 研 究 ， 才 能 提 供 更 加 准 确 、 实 用 、 方 便 的 计 算 方 法 ， 才 能 正 确 地 确 定 冲 裁 工 艺 参 数 和 模 具 工 作 部 分 的 几 何 形 状 与 尺 寸 ， 解 决 冲 裁 变 形 中 出 现 的 各 种 实 际 问 题 ， 从 而 ， 进 一 步 提 高 制 件 质 量 。 衬 板 是 典 型 的 冲 压 件 ， 该 模 具 工 作 过 程 很 简 单 就 是 冲 孔 和 落 料 ， 根 据 零 件 图 的 结 构 和 尺 寸 精 度 以 及 材 料 的 性 能 确 定 完 成 该 冲 件 所 需 要 的 模 具 类 型 .因 此，综合 考虑各 种因 素后 采 用复合 模 。根 据计 算的结 果和 选 用 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 6 的 标 准 模 架 ， 判 断 此 次 冲 裁 能 不 能 采 用 标 准 的 模 架 。 为 了 保 证 制 件 的 顺 利 加 工 和 顺 利 取 件 ， 模 具 必 须 有 足 够 高 度 。 要 改 变 模 具 的 高 度 ， 只 有 从 改 变 导 柱 和 导 套 的 高 度 ,改 变 导 柱 和 导 套 的 高 度 的 同 时 ,还 要 注 意 保 证 导 柱 和 导 套 的 强 度 . 导 柱 和 导 套 的 高 度 可 根 据 冲 裁 凸 凹 模 与 落 料 凹 模 工 作 配 合 长 度决 定 设 计时可 能高 度 出 现 误差， 应当 边试 冲 边修改 高度 。 1.3.2 衬 板 冲 压 模具 设 计 的 进 度衬 板 冲 压 模具 设 计 的 进 度 1.了解 目前 国 内 外 冲压模 具的 发 展 现 状，所 用时 间 10 天； 2.确定 加工 方案 ， 所用时 间 5 天； 3.模具 的设 计， 所 用时 间 30 天； 4模 具的 调试 所用时 间 5 天 2 衬板衬板冲压工冲压工 艺性的分析艺性的分析 工 件 名 称：衬板 生 产 批 量： 大批 量 材 料： 30 材 料 厚 度： 2mm 工 件 图 ：如 图 1 图 1 零 件 图零 件 图 该零件 是衬 板， 该 零件对 材料 的 性 能 要求不 是很 高， 30 钢该零 件的 材 料 满 足使 用要 求 。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 7 外形落 料的 工艺 性 ：衬板 料 厚 2mm， 外形复 杂 程 度一 般 ，尺寸 精 度 要 求 一 般。 因此 ， 可采用 落料 工艺 获 得 。 冲孔工 艺性 ：四个 直径 6.4 的 圆孔 和 一 个直 径 17 的 大 圆孔 ，这 两 类 孔 的 形 状均 较 规 则 ，尺寸 精度 要求 一 般，可 采用 冲 孔 获 得 。 此工件 只有 外形 落 料和冲 孔两 个工 序 ，图 1 所示 零件 尺 寸均 为 未 标 注 公 差 的一 般尺 寸 ，按 GB180479 规定 取 IT14 级 ， 符合一 般复 合模 的 经 济 精 度要 求。 综 上分 析可 知， 图 1 零件 具有 较好 的 冲压工 艺 性 ，适 合 冲压生 产 。 3 分析比较和确定工艺方案分析比较和确定工艺方案 垫 片 零 件 所 需 的 基 本 冲 压 工 序 为 冲 孔 和 落 料 ， 可 拟 定 以 下 三 种 工 艺 方 案 。 方案 一： 采 用单工 序模 分三 次 工序进 行 冲 压。 工序 1：冲 出衬 板 的外形 轮廓 。 工序 2：冲 出直 径 17 的 大 圆 孔 。 工序 3：冲 出四 个 直径 6.4 的 圆孔 。 方案二 ：采 用冲 孔 落料复 合模 。 方案三 ：采 用冲 孔 落料级 进模 。 各个方 案优 缺点 的 分析比 较: 方 案 一 的 特 点 是 化 整 为 零 ， 将 原 先 很 复 杂 的 工 件 形 状 分 解 成 两 类 形 状 规 则 的 内 孔 和 一 个 外 形 轮 廓 ， 三 个 形 状 较 简 单 的 单 元 从 而 简 化 了 模 具 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 8 刃 口 形 状 ， 使 模 具 制 造 简 便 。 另 外 ， 各 次 工 序 所 需 的 冲 压 力 小 了 ， 可 以 解 决 冲 压设 备吨 位 不够的 问题 。 这 个 方 案 的 缺 点 是 需 要 两 次 冲 压 工 序 ， 多 工 序 冲 裁 时 ， 生 产 效 率 低 累 积 误 差 大 ， 与 本 零 件 生 产 批 量 大 相 矛 盾 。 此 外 ， 该 方 案 在 完 成 冲 压 生 产 过 程 中， 增大 冲 压工人 的劳 动强 度 。 方 案 二 的 优 点 是 冲 压 件 内 外 形 相 对 位 置 及 零 件 尺 寸 和 一 致 性 非 常 好 ， 制 件 精 度 高 ； 制 件 表 面 平 直 ； 适 宜 冲 制 薄 料 ， 模 具 结 构 紧 凑 ， 要 求 压 力 机 工 作 台 面 的 面 积 较 小 ， 缺 点 是 凸 凹 模 壁 厚 受 到 限 制 ， 尺 寸 不 能 太 小 。 方 案 三 的 特 点 是 构 成 连 续 模 的 零 件 数 量 多 ， 结 构 复 杂 。 模 具 制 造 与 装 配 难 度 大 ， 精 度 要 求 高 ， 步 距 控 制 精 确 ， 且 要 求 刃 磨 ， 准 修 方 便 。 刚 性 大 ， 对 有 关 模 具 零 件 材 料 及 热 处 理 要 求 高 ， 仅 适 合 中 小 型 零 件 的 大 批 量 生 产 。 衬板零 件的 空间 距 离和 孔 边 距 离远 大 于此零 件 要 求的 最 小壁 厚 1mm。 该 冲 压 件的 料厚 为 1mm，属 于薄 料，切 尺寸较 大，综合 考 虑 模具 结构 和模 具 生 产 经济 性 等 因 素，该 冲压 件采 用 方 案二 较为 合 理 。 4 模具结构型式的选择模具结构型式的选择 4.1 模 具 结 构 型 式模 具 结 构 型 式 根 据 上 述 分 析 ， 该 零 件 采 用 复 合 模 。 若 采 用 倒 装 式 复 合 模 ， 冲 孔 废 料 可 以 通 过 凸 凹 模 ， 从 压 力 机 工 作 台 孔 中 漏 出 ， 工 件 由 上 面 的 凹 模 带 上 后 ， 由 推 件 装 置 推 出 。 板 料 由 下 模 的 卸 料 装 置 脱 出 ， 这 样 操 作 方 便 而 且 安 全 能 保 证 较 高 的 生 产 率 。 而 正 装 式 复 合 模 ， 冲 孔 废 料 推 件 装 置 向 上 推 出 ， 板 料 由 上 模 卸 料 装 置 脱 出 三 者 混 杂 在 一 起 ， 如 果 万 一 来 不 及 排 除 废 料 或 工 件而 进行 下 一 次冲 压， 就统 一 崩裂模 具 刃 口。 因此， 该衬 板冲 件 复合模 采用 倒装 结 构 。 4.2 推 件 装 置推 件 装 置 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 9 在倒 装式 复合 模 中，冲裁 后工 件在 上 部分 的落 料 凹 模 内，需由 刚 性 或 弹 性 推件 装置 推 出。 根 据生 产实 际经 验 ，该工 件是 厚度 大 于 0.3mm 的 板料,故这副 模具 采 用 刚 性 推件 装置 。 4.3 卸 料 装 置卸 料 装 置 倒 装 复 合 模 冲 裁 时 ， 板 料 将 卡 在 凸 凹 模 外 缘 。 因 此 ， 需 要 在 下 模 座 装 卸 料 装置 。 在 下 模 的 弹 性 卸 料 装 置 有 三 种 形 式 ： 一 种 是 将 弹 性 零 件 ， 装 设 在 卸 料 板 与 凸 凹 模 固 定 板 之 间 ； 另 一 种 是 将 弹 性 零 件 装 设 在 下 模 座 板 下 面 。 由 于 ， 垫 片 的 板 料 卸 料 力 不 大 ， 故 采 用 前 一 种 结 构 ， 并 且 使 用 橡 皮 作 为 弹 性 零 件。 4.4 导 向 装 置导 向 装 置 为 确保 零件 的质 量 及稳定 性， 选用 导 柱导套 导向 。 4.5 定 位 装 置定 位 装 置 为 限 定 毛 坯 （ 条 料 或 块 料 ） 送 进 步 距 和 和 送 入 冲 模 的 毛 坯 有 正 确 的 位 置 ， 以 保 证 冲 出 合 格 的 工 件 。 条 料 或 毛 坯 在 模 具 中 的 定 位 ： 一 是 送 料 方 向 上 的 定 位 ， 用 来 控 制 送 料 的 进 距 ， 即 通 常 所 说 的 挡 料 ； 二 是 在 与 送 料 方 向 垂直 方向 的 定位，通常 称为 导 料。因 此，必须 根 据不同 的条 料（ 毛 坯 ） 和 模 具 结 构 ， 采 用 相 应 型 式 的 定 位 装 置 。 定 位 零 件 的 定 位 至 少 应 有 三 个 支 承 点 ， 即 两 个 导 向 点 和 一 个 定 距 点 。 定 位 的 支 承 点 （ 面 ） 之 间 应 有 足 够 的距 离， 保 证条料 或毛 坯 定 位 稳定。 结 合 本 副 模 具 ， 采 用 导 料 销 导 料 。 由 于 该 冲 裁 件 条 料 的 宽 度 公 差 不 大 ， 条 料 厚 度 相 对 较 薄 。 因 此 ， 不 需 要 在 导 尺 一 侧 上 装 侧 压 装 置 ， 即 采 用 无 侧 压 装 置 。 该 模 具 是 倒 装 复 合 模 ， 为 了 模 具 的 工 作 方 便 ， 提 高 生 产 效 率 。 所 以 ， 采 用 活 动 挡 料 销 来 限 定 条 料 送 进 距 离 。 该 活 动 挡 料 销 的 特 点 是 ：挡料 销的 后 端带有 弹 簧 ，冲 压 时挡料 销被 压入 孔 内，模 具 开 起 时 ， 又 抬 起 为送 料定 位 ，工 作 很方 便。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 10 综上， 本副 模具 采 用导料 销和 活动 挡 料销对 毛坯 进行 定 位。 5 工艺计算工艺计算 5.1 排 样 设 计 及 毛 坯 尺 寸 计 算排 样 设 计 及 毛 坯 尺 寸 计 算 5.1.1 确 定 零 件 的 排 样 方 案确 定 零 件 的 排 样 方 案 设 计 模 具 时 ， 条 料 的 排 样 方 案 很 重 要 。 合 理 的 排 样 应 是 在 保 证 制 件 质 量 ， 有 利 于 简 化 模 具 结 构 的 前 提 下 ， 以 最 少 的 材 料 消 耗 ， 冲 出 最 多 的 合 格 制 件。为提 高 模具的 使用 寿命 ，保证冲 裁件 的质 量 ，降低 生产 成 本 。 该 衬 板 零件 ，采 用 有废料 直排 的排 样 方法， 排样 方案 如 图 2 所 示。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 11 图 2 排 样图 5.1.2 条 料 宽 度 、 导 尺 间 宽 度 的 计 算条 料 宽 度 、 导 尺 间 宽 度 的 计 算 查表 2.9 得 冲裁 件 与冲 裁 件之 间的 搭 边值： a=2.0mm ,a1=2.2mm。 查表 2.10 得条 料宽 度的极 限下 偏差 ： =-0.2mm。 查表 2.12 得送 料 最小间 隙 C=0.5mm（采用 无侧 压装 置 ） 。 由 模 具 结 构 型 式 可 知 ， 该 副 模 具 采 用 无 侧 压 装 置 ， 导 料 板 和 挡 料 销 进 行 定 位的 结构 形 式。 故 条料 的宽 度 和导尺 间距 离可 由 下列公 式 【2】计 算 ： 条料宽 度： B- 0 =Dmax+2a+C - 0 导尺间 的距 离： A=B+C= Dmax +2a+2C 式中： B 条料宽 度的 基 本 尺 寸 （mm） ； Dmax垂 直 于送 料方 向 的工件 最大 尺寸 （ mm）; a 侧搭 边 最 小 值(mm)可参考 表 2.9; C 条料与 导尺 间的 最 小间隙 (mm); 条 料 宽度 的 单 向 极限偏 差(mm); 代入数 据得 ：条 料 宽度： B- 0 =66.9 0 - 0.2 mm 导料 板 间距 离： A=67.4mm 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 12 5.1.3 材 料 利 用 率 的 计 算材 料 利 用 率 的 计 算 材 料 利 用 率 是 衡 量 合 理 利 用 材 料 的 指 标 ,材 料 的 利 用 率 通 常 是 以 一 个 步 距 内零 件的 实 际面积 与所 用毛 坯 面积的 百分 率来 表 示. 条料的 利用 率由 公 式: 11 0 100%100% SS SAB = 式中: S1一个 步距 内零 件 的实际 面积 (mm2); S0一个 步距 内毛 坯 的实际 面积 (mm); A送料 步距 (mm); B条 料 宽度 ; 代入数 据得 : =60.5. 5.2 冲 裁 工 序冲 裁 工 序 总 力总 力 的 计 算的 计 算 由 工 件 结 构 和 前 面 所 确 定 的 冲 压 方 案 可 知 ， 本 工 件 的 冲 裁 力 包 括 以 下 部 分 ： 冲一个 直径 17 的 大圆孔 的力 F1、冲 四个直 径 6.4 的 圆 孔 的力 F2,冲 外 形 轮 廓的 力 F3、采用弹 性卸 料装 置 和下出 料方 式的 卸 料力 FX、推 件力 FT 考 虑 到 模 具 刃 部 被 磨 损 ， 凸 凹 模 间 隙 不 均 匀 和 波 动 ， 材 料 力 学 性 能 及 材 料 厚度 偏差 等 因素的 影响 ，实 际 计算冲 裁力 时按 下 面公式 ： F=KLtb 式中 : F 冲裁 力（ kN） L 冲 裁件 剪切 周 边长度 （mm） t冲 裁件 材料 厚度 （mm） 被 冲材 料的 抗剪 强度 (MPa) K系 数， 一般 取 1.3。 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 13 为 方 便 计 算 ,可 由 下 面 公 式 代 替 上 式 : F=KLtb Ltb b 材 料抗 拉 强度 (MPa) 查资料 得 b=490 Mpa F3= Ltb=201.682490=197.64 KN F2= Ltb=80.382490=78.78 KN F1= Ltb=53.42490=52.33 KN 推件力 、卸 料力 可 由以下 公式 计算 : FT=n KT F3 FX=kX F3 式中 Kt 推 件力 系数,查 表 2.7 得 K t=0.05; KX 卸料 力系 数,由 手册 查 得 KX=0.04; n 同时 卡 在凹模 的工 件 (取 n=1); 代入数 据得 : FT = 10.05197.64=9.88 KN FX=0.04197.64=7.91 KN 冲裁工 序总 力: FZ=FI+F2+F3+FX+FZ=52.33+78.78+197.64+7.91+9.88=346.54KN 5.3 初 选 压 力 机初 选 压 力 机 根 据 模 具 的 结 构 型 式 ， 综 合 考 虑 模 具 的 总 体 结 构 尺 寸 以 及 冲 裁 工 序 总 力 。 查文 献 3初选开式 可倾 压力 机 ，其 型 号为 JD23- 35、JG23 40 见 表 一 ： 表 一 所 选择 压 力机的 相关 参数 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 14 型 号 公 称 压 力 /kN 滑 块 行 程 /mm 最 大 封 闭 高 度 /mm 工 作 台 尺 寸 /mm 滑 块 底 面 尺 寸 /mm 封 闭 高 度 调 节 量 /mm JD23- 35 350 100 250 400610 210255 75 JG23-40 400 100 300 460700 270320 80 5.4 压 力 中 心 的 计 算压 力 中 心 的 计 算 模 具 的 压 力 中 心 就 是 冲 压 力 合 力 的 作 用 点 。 为 了 保 证 压 力 机 和 模 具 的 正 常 工 作 ， 应 使 模 具 的 压 力 中 心 与 压 力 机 的 中 心 滑 块 中 心 线 重 合 。 否 则 ， 冲 压 时 滑 块 就 会 承 受 偏 心 载 荷 ， 导 致 滑 块 导 轨 与 模 具 的 导 向 部 分 不 正 常 的 磨 损 ， 还 会 使 合 理 的 间 隙 得 不 到 保 证 ， 从 而 影 响 制 件 的 质 量 和 降 低 模 具 的寿 命， 甚 至损坏 模具 。 在 实 际 的 生 产 中 ， 可 能 会 出 现 由 于 工 件 的 形 状 特 殊 或 排 样 特 殊 。 从 模 具 设 计 与 制 造 考 虑 不 宜 使 压 力 中 心 与 模 柄 中 心 线 相 重 合 ， 这 时 应 注 意 使 压 力 中心 的偏 离 不致超 出所 选压 力 机 允许 的范 围 。 衬 板 零 件 属 于 对 称 的 零 件 ， 对 称 冲 件 的 压 力 中 心 均 位 于 其 轮 廓 的 几 何 中 心 上 。 在 生 产 中 ， 常 用 悬 挂 法 确 定 复 杂 冲 件 的 压 力 中 心 。 其 具 体 做 法 ： 用 匀 质 金 属 丝 沿 冲 裁 轮 廓 弯 制 成 模 拟 件 ， 然 后 用 裁 缝 线 讲 模 拟 件 悬 挂 起 来 ， 并 从 吊 点 做 铅 垂 线 ； 在 取 模 拟 件 的 另 一 点 ， 以 同 样 的 方 法 做 另 一 铅 垂 线， 两垂 线 的交点 即 为 压力 中 点 。 5.5 确 定 凸 凹 模 间 隙 ， 计 算 凸 凹 刃 口 尺 寸确 定 凸 凹 模 间 隙 ， 计 算 凸 凹 刃 口 尺 寸 5.5.1 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 的 计 算 基 本 原 则凸 凹 模 刃 口 尺 寸 的 计 算 基 本 原 则 凸 凹 模 间 隙 的 存 在 是 使 冲 裁 件 断 面 都 有 带 锥 度 ， 多 以 冲 裁 件 尺 寸 的 测 量 和 使 用 中 ， 都 是 以 光 亮 带 的 尺 寸 为 基 准 ， 落 料 件 的 光 亮 带 是 因 为 凹 模 刃 口 挤 切 材 料 产 生 的 ， 冲 孔 件 的 光 亮 带 是 由 于 凸 模 刃 口 挤 切 材 料 产 生 的 ， 一 次设 计凸 凹 模刃口 应区 别冲 孔 和落料 ， 并 遵循 以 下 原则 ： 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 15 （1） 先确 定基 准 模刃口 尺寸 设 计 落 料 模 先 确 定 凹 模 刃 口 尺 寸 ， 间 隙 取 在 凸 模 上 ， 冲 裁 间 隙 通 过 减 小 凸 模 尺 寸 而 获 得 ， 设 计 冲 孔 模 先 确 定 凹 模 尺 寸 ， 间 隙 取 在 凹 模 上 ， 冲 裁 间 隙通 过增 大 凹模间 隙获 得 。 （2） 遵循 冲模 在 使用过 程中 的磨 损 规律 冲 裁 过 程 中 ， 凸 凹 模 与 冲 裁 零 件 或 废 料 发 生 摩 擦 ， 凸 模 轮 廓 越 磨 越 小 ， 凹 模 轮 廓 越 磨 越 大 ， 凸 凹 模 间 隙 越 磨 越 大 ， 设 计 落 料 模 具 时 ， 凹 模 基 本 尺 寸 应 取 接 近 或 等 于 工 件 的 最 小 尺 寸 。 设 计 冲 孔 模 具 时 ， 凸 模 基 本 尺 寸 赢 取 接 近 或 等 于 工 件 孔 的 最 大 极 限 尺 寸 。 不 管 冲 孔 还 是 落 料 ， 冲 裁 间 隙 一 般选 取最 小 合理间 隙值 。 （3） 考虑 工件 精 度与模 具精 度的 关 系 选 择 模 具 刃 口 制 造 公 差 时 ， 要 考 虑 工 件 精 度 与 模 具 精 度 的 关 系 。 既 要 保 证 工 件 的 精 度 要 求 ， 也 要 保 证 有 合 理 的 间 隙 值 ， 一 般 取 冲 模 精 度 较 工 件 精 度 高 2-4 级 。 （4） 公差 标注 遵 循入 体“ 原则 工 件 尺 寸 公 差 与 冲 模 刃 口 尺 寸 的 制 造 偏 差 原 则 上 都 要 按 入 体 原 则 标 注 单 向 公差 。 5.5.2 凸 凹 模间 隙的 确 定凸 凹 模间 隙的 确 定 模 具 刃 口 尺 寸 及 公 差 是 影 响 冲 裁 件 尺 寸 精 度 的 主 要 因 素 ， 模 具 的 合 理 间 隙 值 也 是 靠 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 及 其 公 差 来 保 证 的 ， 因 此 正 确 的 确 定 凸 凹 模 刃 口尺 寸及 公 差是冲 裁模 具设 计 的 关键 工作 。 冲 裁 间 隙 对 冲 裁 件 质 量 、 冲 裁 力 、 具 寿 命 等 都 有 很 大 的 影 响 。 设 计 模 具 时 ， 应 选 用 合 理 间 隙 值 。 但 分 别 符 合 这 些 要 求 的 合 理 间 隙 值 并 不 相 同 ，只 是彼 此接 近 。生产 中 ，通 常 是 选择一 个适 当的 范 围 作为 合 理 间隙 。 这 个 范 围的 最小 值 称为 最 小合 理间 隙（ Zmin） ，最大 值称 为 最大 合理 间隙 （ Zmax） 。 考虑 到 生产 过 程中 的磨 损 使间隙 变大 ， 故 设 计与制 造模 具 时 ， 通 常 采 用最 小合 理 间隙 Zmin。 在 保证 冲 裁 件 断 面 质 量 和 尺 寸 精 度 的 前 提下 ， 使 模 具 寿 命 最高 ,选 用 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 16 较 大 间 隙的 模具 ,查 表 2 4 得 ，冲 裁模 刃口最 大双 面间 隙 Zmax=0.380mm, 最 小 双 面合 理间 隙 Zmin=0.260mm。 5.5.3 落 料 凸 凹模 刃 口 尺 寸 的 计 算落 料 凸 凹模 刃 口 尺 寸 的 计 算 冲孔时 应以 凸模 为 基准来 配作 凹模 ， 分三种 情况 分别 计 算。 第 一 种 ： 凸 模 磨 损 后 ， 冲 裁 件 尺 寸 变 大 ， 其 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 公 式 如 下 ： A凸=（A-x） + 0 A凹=(A - x-Zmin) 0 第 二 种 ： 凸 模 磨 损 后 ， 冲 裁 件 尺 寸 变 小 ， 其 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 公 式 如 下 ： B凸=（B+x） 0 B凹=(B+x+Zm i n) + 0 第 三 种 ： 凸 模 磨 损 后 ， 尺 寸 没 有 发 生 变 化 ， 其 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 公 式 如 下： C凸=C凹=C凸 以上 各式 中 A凸 B凸 C凸 凸 模尺 寸 A凹 B凹 C凹 凹 模尺 寸 A B C 相 对 应 的冲 裁 件基本 尺 寸 冲裁 件的 公差 凸 凹 凸 凹 模 制 造 偏 差 根 据 经 验 一 般 取 /4 该 零 件 在 外 形 尺 寸 由 落 料获 得 ， 而 中 间 的 小 孔 尺 寸 则 是 由 冲 孔 得 到 。 查表 2.4 而 知： Zmin = 0.260 Zmax = 0.380 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 17 Zmax Zmin = 0.120 因为模 具的 精度 等 级为 IT14 级 取 X = 0.5 经查表 得： 凸=0.020 凹=0.020 由 于 冲 裁时 凸模 磨 损后冲 裁件 的尺 寸 变小 ， 所 以才 用第 二 种方 法 ， 则 有 公 式 计算 冲孔 时 凸凹 模 的尺 寸 ： B凸=（B+x） 0 B凹=(B+x+Zm in) + 0 可以算得冲大圆时B凸=17.02 0 - 0 . 0 4 0 B凹=17.120 +0 。 040 图 3 冲 大圆 凸 模 图 可以算出冲小圆是 B凸=6.42 0 -0.0 40 B凹=6.520 +0。 040 图 4 冲小圆凹模图 5.5.4 落料 凸 凹 模尺 寸 计 算 ：落料 凸 凹 模尺 寸 计 算 ： 落 料 时 以 落 料 凹 模 为 基 准 配 作 凸 模 ， 并 按 照 凹 模 磨 损 后 尺 寸 变 化 的 大 小 ， 或不 变的 规 律分三 种情 况 计 算 。 第 一 种 ： 凹 模 磨 损 后 ， 冲 裁 件 尺 寸 变 大 ， 其 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 公 式 如 下 ： A凹=（A-x） + 0 A凸=(A - x-Zmin) 0 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 18 第 二 种 ： 凹 模 磨 损 后 ， 冲 裁 件 尺 寸 变 小 ， 其 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 公 式 如 下 ： B凹=（B+x） 0 B凸 =(B+x+Zmin) + 0 第 三 种 ： 凹 模 磨 损 后 ， 冲 裁 件 尺 寸 不 变 ， 其 凸 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 公 式 如 下 ： C凸=C凹=C凹 以 上各 式中 A凸 B凸 C凸 凸 模尺 寸 A凹 B凹 C凹 凹 模尺 寸 A B C 相 对 应 的冲 裁 件基本 尺寸 冲裁 件的 公差 凸 凹 凸 凹 模 制造 偏 差根 据经 验 一般取 /4 图 5 根据图 纸， 我们 得 知，凹 模磨 损后 ， 尺寸变 大。 我们查 表可 得 x1=x2=x3=0.5, 凸=0.020 凹=0.030 河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 毕 业 设 计 说 明 书 19 我们根 据公 式计 算 各个尺 寸 ： A1=（A-x ） + 0 =(44-0.50.040)0 + 0 . 0 3 0=43.98 0 + 0 . 0 3 0 B1=（B-x ） + 0 =(62-0.50.040)0 + 0 . 0 3 0=61.98 0 + 0 . 0 3 0 凸模刃 口尺 寸按 凸 模刃口 尺寸 配作 ，保证间 隙 在 0.100-0.140 之 间 。 通 过 计 算我 们得 到 凸模的 尺寸 ： A凸=43.88 0 -0 。 020 B凸= 61.88 0 - 0。 0 2 0 图 6 落 料 凸 模刃 口 尺寸图 6 设计、选用模具零部件设计、选用模具零部件 6.1 冲 孔冲 孔 凸凸 模 的 设 计模 的 设 计 6.1.1 冲冲 大 圆大 圆 孔孔 凸凸 模 的 设 计模 的 设 计 由 于 所 冲 的 孔 为 圆 形 ， 而 且 不 属 于 需 要 特 别 保 护 的 小 凸 模 。 所 以 ， 冲 孔 凸 模 采 用 直通 式,直 接 有 线切 割 加 工 。 一 方 面 加 工 简 单 ；另 一 方 面又 便 于 装 配与 更换 。 其结构 形式 如