毕业设计（论文）-连接板冲孔落料复合模的设计与制造.doc

I 娄底职业技术学院娄底职业技术学院 毕业设计毕业设计 题题 目：目： 连接板冲孔落料复合模的设计与制造连接板冲孔落料复合模的设计与制造 学 生 姓 名： 班 级 学 号： 学 科 专 业： 模具设计与制造 指导教师 姓 名： 提交设计 日 期： 2015 年 12 月 31 日 II 13 级毕业设计任务书级毕业设计任务书 机电系模具设计与制造专业 指导老师：邓和莲 设计题目：设计题目： 下图所示连接板，材料为08F，厚度1.5mm，未注尺寸公差IT14，大批 量生产。试制定工件冲压工艺规程，设计其模具，编制模具工作零件的加 工工艺规程。 二、设计任务二、设计任务： 1.绘制模具总的装配图；（A1） 2.绘制整套模具中非标准件的零件图；(A3) 3.编制工件冲压工艺规程； 4.编制模具工作零件加工工艺规程； 5.编写设计说明书。 III I 摘要摘要 该毕业设计是落料冲孔复合模的设计，冲压模具主要是将板料分离或成形而得到 制件的加工方法。因为模具的生产主要是大批量的生产，而且模具可以保证冲压产品 的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工件的工 艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本次设计 中，不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。 其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，采用倒装复合 模，凸凹模的外形和内型孔、凹模型孔采用数控线切割机床加工，在设计中我要考虑 到很多关于我所设计模具的知识，包括它的使用场合、外观要求等，从这里可以知道 模具设计是一项很复杂的工作，所以在设计要不断的改进直到符合要求。 关键词：落料；工艺性；凸凹模；复合模； II Abstract My graduation project is the blanking piercing die, stamping die mainly to isolated or forming the sheet metal processing methods are workpiece. Because molds are mainly high volume production, and stamping die products can ensure the dimensional accuracy and quality, mold design and manufacture of primary consideration to the mold design can meet the design process the workpiece, can process a qualified parts, and, later, maintenance and storage is reasonable. In this design, not only to consider making the parts to make to meet the job requirements, but also to ensure its service life. Second, the design should also take into account the actual work environment and must complete the design task, using inverse compound die, the shape of main punch the holes, die hole model used CNC Cutting Machine, I have to take into account in the design a lot on my knowledge of mold design, including its use of occasions, appearance requirements, from here you can know that mold is a very complex task, so to continuous improvement in the design until it meets the requirements. Keyword: blanking; Technological efficiency;main punch;compound die; 目 录 设计任务书设计任务书.1 摘要摘要.I ABSTRACT.II 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 冲压加工的特点.1 1.2 冲压加工的作用和地位.1 1.3 我国模具技术的发展趋势.2 1.4 研究设计的目的和任务.5 1.5 资料及工具准备.7 第二章第二章 冲压工艺分析及工艺方案的制定冲压工艺分析及工艺方案的制定.9 2.1 工艺分析.9 2.2 工艺方案的制定.10 第三章第三章 排样设计与计算排样设计与计算.11 3.1 排样方法与原则.11 3.2 确定搭边值.11 3.3 送料步距与条料宽度的计算.11 3.4 材料利用率的计算.12 3.5 板料的确定.12 第四章第四章 冲裁力计算冲裁力计算.14 4.1 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算.14 4.2 压力机的选择.15 第五章第五章 凸凹模的设计凸凹模的设计.17 5.1 尺寸计算原则.17 5.2 凸、凹模刃口尺寸计算.17 5.3 凸模、凹模、凸凹模的结构设计.19 第六章第六章 模具主要零部件设计模具主要零部件设计.22 6.1 定位方式的选择.22 6.2 卸料出件方式的选择.22 6.3 模架的选择.23 第七章第七章 绘制模具总装图及零件图绘制模具总装图及零件图.24 7.1 装配图绘制.24 7.2 模具零件图的绘制.25 第八章第八章 模具零件加工工艺模具零件加工工艺.26 8.1 直径 15 冲孔凸模加工工艺过程.26 8.2 凸凹模加工工艺过程.27 8.3 R4 中心距为 4MM冲孔凸模加工工艺过程.28 8.4 凹模板加工工艺过程.29 8.5 凸模固定板加工工艺过程.30 8.6 凸凹模固定板加工工艺过程.32 8.7 上垫板加工工艺过程.33 8.8 下垫板加工工艺过程.34 8.9 卸料板加工工艺过程.35 第九章第九章 总结总结及致谢及致谢.36 参考文献参考文献.37 1 第一章 绪论 1.1 冲压加工的特点 近年来，冲压成形工艺有很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、 复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的精 度日趋精确，生产率也有极大提高，正在把冲压加工提高到高品质的、新的发展水平。 前几年的精密冲压主要市是指对平板零件进行精密冲裁，而现在，除了精密冲裁外还 可兼有精密弯曲、压延、压印等，可以进行复杂零件的立体精密成形。过去的精密冲 裁只能对厚度为 58mm 以下的中板或薄板进行加工，而现在可以对厚度达 25mm 的 厚板实现精密冲裁，并可对 b 900MPa 的高强度合金材料进行精冲。 由于引入了 CAE，冲压成形已从原来的对应力应变进行有限元等分析而逐步发展 到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化设计。在冲压毛坯 设计方面也开展了计算机辅助设计，可以对排样或压延毛坯进行优化设计。 此外，对冲压成形性能和成形极限的研究，冲压件成形难度的判定以及成形预报 等技术的发展，均标志着冲压成形以从原来的经验、实验分析阶段开始走上由冲压理 论指导的科学阶段，使冲压成形走向计算机辅助工程化和智能化的发展道路。 为了满足制件更新换代快和生产批量小的发展趋势，发展了一些新的成形工艺(如 高能成形和旋压等)、简易模具（如软模和低熔点合金模等）、通用组合模具和数控冲 压设备等。这样，就使冲压生产既适合大量生产，也同样适用于小批生产。不断改进 板料性能，以提高其成形能力和使用效果，例如研制高强度钢板，用来生产汽车覆盖 件，以减轻零件重量和提高其结构强度。 1.2 冲压加工的作用和地位 本课题设计的目的就是综合利用所学的知识，有一个全面的了解來提高应用能力 水平，给以后工作打下一个良好的基础。本课题所涉及问题的研究和发展现状，本课 题是连接板冲压工艺及模具设计,材料为08F钢,工件厚度为1.5mm。 首先，良好的冲裁 2 工艺性能保证材料消耗少，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。冲裁件的精度为IT12级，可采用一般冲裁，冲裁件的外形为方形，形状简 单、对称，以便于模具加工，有利于排样时材料的经济利用。单工序模结构简单，重 量较轻，制造简单，成本低廉，冲裁件精度差，需用模具、压力机和操作人员较多， 劳动量较大。连续模一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，设有许多工位， 模具尺寸比较大，应有足够的刚性及与模具相适应的精度，从而免去了周转和每次冲 压的定位过程，提高了劳动生产率和设备利用率。采用复合模，冲压工件尺寸精度较 高，工件平整，同轴度、对称度及位置度误差小，在一次行程内可完成两个以上工序， 大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在一副模具中完成几 道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之 下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具的制造成本也就 提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。从总体来看，由于大批量生 产，零件的要求比较高，选择复合模会比较好 。 目前，国内模具工业发展很快，其产值已超过机床工业的产值。我国模具工业作 为一个独立的新型的工业，正处于飞速发展阶段，已成为国民经济的基础工业之一， 其发展前景十分广阔。据预测，未来我国将成为世界的制造中心，这更加给模具工业 带来前所未有的发展机遇和空间。但由于我国模具工业起步较晚，底子薄“九五”期间 虽有较快发展，但与发达国家相比，差距还相当大。许多模具还需要进口，模具制造 高级 人才也供不应求。为进一步加快我国模具工业的发展，基本任务之一就是加快人 才的培养，普及先进的模具设计与制造技术，培养模具专业的高级人才。 为满足模具制造业对技术工人的需求，很多职业技能培训学校都开设了模具制造 相关专业，而目前我国模具制造工还没有成为独立的专业工种，还没有统一的模具制 造专业教学大纲和教材，也没有统一的技能鉴定标准，各学校和企业都只能在摸索中 自行组织安排，这种状况显然不利于该专业的发展和人才培养的规范性。 1.3 我国模具技术的发展趋势 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况 下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业 的发展的趋势是非常明显的。 3 1、模具产品将日趋高精度化、大型化、复杂化 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(塑封模已 达到一模几百腔)使模具日趋大型化。 随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位复合模工位数的增加，其步 距精度的提高)精密模具精度已由原来的 5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度 公差要求在 1m 以下，这就要求发展超精加工。 2、多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位复合模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲 压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝 能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小 型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 3、热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的 原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具 已有一半用上了热流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十分明显。国内近几年 已开始推广应用，但总体 还达不到 10%，个别企业已达到 20%-30%。制订热流道元 器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 4、模具标准件的应用将日渐广泛 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。 因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准， 并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是 要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 5、模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20%30%之间，因此选用 优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说， 要采用电渣 重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性 能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解 决了原来高速钢冶炼过程 中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其 碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨 性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲 4 件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维 或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种 规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的 发展 方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即扩渗如： 渗碳、渗 氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积 (TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。 6、在模具设计制造中将全面推广 CAD/CAM/CAE 技术 模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 CAD/CAM/CAE 技术已基本成熟。由于模具 CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近 年来模具 CAD/CAM 技术的硬件与软件 价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度， 特别是微机的普及应用，更为广大模具企业普 及模具 CAD/CAM 技术创造了良好的条 伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋 简化。在普及推广模具 CAD/CAM 技术的过程中，应抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大 CAE 技术的应用范围。对于已普 及了模具 CAD/CAM 技术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具 CAD/CAM 技术的深化 应用工作，即开展企业信息化工程，可从 CAPP,PDM、CIMS,VR，逐步深化和提高。 7、快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展 快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技 术和 新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积 (即材料累加)成形思想，根据零件 CAD 模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制 造。RPM 技术是集精密机械制造、计算机、NC 技术、激光成形技术和材料科学最新 发展的高科技技术，被公认为是继 NC 技术之后的一次技术革命。 RPM 技术可直接或间接用于模具制造。首先是通过立体光固化(SLA)叠层实体制 造(LOM) 激光选区烧结(SLS)、三维打印(3D-P)熔融沉积成形(FDM)等不同方法得到制 件原型。然后通过一些传统的快速制模方法，获得长寿命的金属模具或非金属的低寿 命模具。主要有精密铸造、粉末冶金、电铸和熔射(热喷涂)等方法。这种方法制模，具 有技术先进、成本较低、设计制造周期短、精度适中等特点。从模具的概念设计到制 5 造完成仅为传统加工方法所需时间的 1/3 和成本的 1/4 左右。因此，快速制模技术与快 速原型制造技术的结合，将是传统快速制模技术，进一步深入发展的方向。 RPM 技术还可以解决石墨电极压力振动(研磨)成形法中母模(电极研具)制造困难问 题，使该法获得新生。青岛海尔模具有限公司还构建了基于 RE(逆向工程技术)/RPM 的模具并行开发系统，具有开发质量高、开发成本低及开发周期短等优点。 1.4 研究设计的目的和任务 1本论文是以冲压工艺学基本理论为依据，通过对各种冲压工艺基本运动的分析， 提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中，机械运动的基本概念，然后逐 项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理，指出模具设计中应着重控制到的内 容，并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据 具体情况进行产品工艺运动分析的方法，并强调在模具设计中，对机械运动的控制和 灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。 弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并 继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹 模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆 的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动， 让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度 不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生 产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有 一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。 2冲压过程中机械运动的概述 冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料，利用模具和冲压设备（压力机，又名 冲床）对其施加压力，使之产生变形或分离，获得一定形状、尺寸和性能的零件。一 般生产都是采用立式冲床，因而决定了冲压过程的主运动是上下运动，另外，还有模 具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。 机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式，在冲压过程中都存在， 但是各种运动形式的特点不同，对冲压的影响也各不相同。 既然冲压过程存在如此多样的运动，在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控 6 制，以达到模具设计的要求；同时，在设计中还应当根据具体情况，灵活运用各种机 械运动，以达到产品的要求。 冲压过程的主运动是上下运动，但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结 构和旋切结构等，可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。 在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难，成本也较高，但是为了达到产品的形 状、尺寸要求，却不失为一种有效的解决方法。 3冲裁模具中机械运动的控制和运用 冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继 续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开， 卸料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的，为 了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且 压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命 减少。 按通常的方法设计落料冲孔模具，往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响 工件质量的前提下，可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块，以使落料冲 孔运动完成后，凹模卸料板先把工件从凹模中推出，然后凸凹模卸料板再把废料也从 凸凹模上推落，这样一来，工件与废料也就自然分开了。 对于一些有局部凸起的较大的冲压件，可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压 型凸模，同时施加足够的弹簧力，以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变 形达到压型目的，再继续落料冲孔运动，往往可以减少一个工步的模具，降低成本。 有些冲孔模具的冲孔数量很多，需要很大冲压力，对冲压生产不利，甚至无足够 吨位的冲床，有一个简单的方法，是采用不同长度的 24 批冲头，在冲压时让冲孔运 动分时进行，可以有效地减小冲裁力。 对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔（例如对侧弯曲上两孔的同心度等）的 冲压件，如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的，必须设计斜楔结构，在弯曲后再 冲孔，利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要 做修边工序的，也可以采用类似的结构设计。 4弯曲模具中机械运动的控制和运用 弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死，凸模下降至与板料接触，并 继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动，导致板料变形折弯，然后凸、凹 7 模分开，弯曲凹模上的顶杆（或滑块）把弯曲边推出，完成弯曲运动。卸料板及顶杆 的运动是非常关键的，为了保证弯曲的质量或生产效率，必须首先控制卸料板的运动， 让它先于凸模与板料接触，并且压料力一定要足够，否则弯曲件尺寸精度差，平面度 不良；其次，应确保顶杆力足够，以使它顺利地把弯曲件推出，否则弯曲件变形，生 产效率低。对于精度要求较高的弯曲件，应特别注意一点，最好在弯曲运动中，要有 一个运动死点，即所有相关结构件能够碰死。 有些工件弯曲形状较奇特，或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落，这时，往往 需要用到斜楔结构或转销结构，例如，采用斜楔结构，可以完成小于 90 度或回钩式弯 曲，采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。 值得一提的是，对于有些外壳件，如电脑软驱外壳，因其弯曲边较长，弯头与板 料间的滑动，在弯曲时，很容易擦出毛屑，材料镀锌层脱落，频繁抛光弯曲冲头效果 也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛，提高其光洁度和耐磨性；或者在弯曲冲头 R 角处嵌入滚轴，把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动，由于滚动比滑动的摩擦力小 得多，所以不容易擦伤工件。 充分研究设计任务书，了解产品用途，并进行冲压件的工艺性及尺寸公差等级分 析对于一些冲压件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。 在初明确设计要求的基础上，可按以下步骤进行冲压总体方案的论证。 第一步，酝酿冲压工序安排的初步方案，并画出各步的冲压工序草图； 第二步，通过工序安排计算及冷冲压模具结构图册等技术资料，验证各步的 冲压成型方案是否可行，构画该道工序的模具结构草图。 第三步，构画其它模具的结构草图，进一步推敲上述冲压工序安排方案是否合理 可行。 第四步，冲压工序安排方案经指导教师过目后，即可正式绘制各步的冲压工序图，并 着手按照“设计任务书”上的要求进行课程设计。 1.5 资料及工具准备 课程设计开始前必须预先准备好冷冲模国家标准、模具设计与制造简明手 册、冷冲压模具结构图册、模具设计与制造、现代模具制造等技术资 8 料，及图板、图纸、绘图仪器等工具。也可将课程设计全部或部分工作安排在计算机 上用 Auto CAD 等软件来完成，相应地需事前调试设备及软 件、准备好打印用纸及墨盒等材料。 设计步骤： 冲压模课程设计按以下几个步骤进行。 (1)拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图 (2)计算冲裁力、确定模具压力中心、计算凹模周界、确定待设计模具的有关结构 要素、选用模具典型组合等，初选压力机吨位； (3)确定压力机吨位； (4)设计及绘制模具装配图； (5)设计及绘制模具零件图； (6)按规定格式编制设计说明书； (7)课程设计面批后或答辩。 9 第二章 冲压工艺分析及工艺方案的制定 2.1 工艺分析 在一般情况下，影响冲压件工艺性的因素有几何形状、尺寸、精度、表面粗糙度 及毛刺。冲压件工艺性对冲压件质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿 命、操作方式及设备选用等都用很大的影响。良好的冲压件工艺性可显著降低冲压件 的制造成本，节省材料，减少成形工序，提高产品寿命和产品质量。 工件如图 2-1 所示连接板，材料为 08F，厚度 1.5mm。 的 图 2-1 连接板 对课题应解决的主要问题，该零件形状简单、对称，是由圆弧和直线组成的。由 表查出冲裁件内外形所能达到的经济精度为 IT12-IT13。将以上精度与零件简图中所 标注的尺寸公差相比较，可认为该零件的精度要求能够在冲裁加工中得到保证。其它 尺寸标注、生产批量等情况，也均符合冲裁的工艺要求，故决定采用冲孔落料复合冲 裁模进行加工。选择复合模的原因： 从总体来看，由于大批量生产，零件的要求比较 高， 冲压工件尺寸精度较高，工件平整，对称度及位置度误差小，在一次行程内可完 成两个以上工序，大大提高了生产率，但对模具制造精度要求较高，由于复合模要在 一副模具中完成几道冲压工序，结构一般要比单工序模复杂，同时模具的强度、刚度、 可靠性也将随之下降。而且各零部件在动作时要求相互不干涉，准确可靠。因此模具 的制造成本也就提高了，制造周期相对延长，维修也不如单工序模简便。外形有直线 和圆弧组成,用冲裁方法速度快,质量好,比其它加工方法(如铣削,切削)成本要低,效率要 高,排样也较为方便。由于大批量生产,在保证质量的情况下,可以采用冲裁,对冲裁的凸, 凹模要求就要提高,特别是凸模,要进行热处理,渗碳,淬火加回火等来提高强度和耐磨性, 当凸模磨损产生误差时，要及时更換，来保证工件精度要求.对于冲压过程中产品的开 10 裂、起皱等问题，利用理论知识计算分析。模具材料在保证质量的情况下，采用性能 低的材料来节约成本。模具自动化程度高，操作方便，劳动强度低。对凸模的安裝和 拆卸要方便，直接关系到凸模的更换。模具结构要设计合理，防止冲压时小孔的开裂。 2.2 工艺方案的制定工艺方案的制定 通过对该工件的冲压工艺性进行分析，考虑到制件生产批量和产品的质量、生产 效率、模具寿命、材料消耗及操作方便安全等因素，由冲压制件外观形状分析，该制 件有落料、冲孔两道工序，所以确定此连接板的生产中可以采用下面的几套方案： 方案一：先落料模 后冲孔模 方案二：先冲孔模 后落料模 方案三：采用落料冲孔复合模 分析：分析： 方案一，定位不方便，操作起来非常的麻烦，此方案不可取； 方案二，定位简单可靠，但要用手钳放置毛坯，多次进出危险区域，很不安全。 。所以此方案不可取； 方案三，冲裁的孔与外形的位置精度较高，工件较平整，具有校形的作用， 模具制造复杂，可适用大批量生产，从以上比较多來看，在保证冲裁件质量的情 况下，应尽可能降低成本，提高经济效益，工人操作方便、安全的情况下考虑， 选择复合模比较合适。 结论：结论：经过全面分析、综合考虑，以零件质量、生产效益及经济性几个方面衡量， 认为三种方案中方案三为最佳的方案，即采用落料冲孔复合模完成此制件的成品。 11 第三章 排样设计与计算 3.1 排样方法与原则 由于产量大，材料利用率是一项很重要的经济指标，要提高材料利用率就必须 减小废料面积，条料在冲裁过程中翻动要少，使工人操作方便、安全，减轻劳动强 度，排样应保证冲裁件的质量，无论是采用有废料或少、无废料的排样，根据冲裁 件在条料上的不同布置方法，排样方法有直排、斜排、对排、多排等多种形式的排 列方式，可以根据不同的冲裁件形状加以选出用。现工件外形为圆形，采用有废料 的直排法，比较方便、合理。 3.2 确定搭边值 搭边起补偿条料的剪裁误差，送料步距误差以及补偿于条料与导料板之间有间隙 所造成的送料歪斜误差的作用。使凸，凹模刃口双边受力，受力平衡，合理间隙一易 破坏，模具寿命与工件断面质量都能提高。对于利用搭边自动送料模具，搭边使条料 有一定的刚度，以保证条料的连续送进。搭边的合理数值主要决定于材料厚度、材料 种类、冲裁件的大小以及冲裁件的轮廓形状等。一般板料愈厚，材料愈软以及冲裁件 尺寸愈大，形状愈复杂，则搭边值也应愈大。由查表得工件间搭边值 a =1.8mm、侧面 1 a=2mm。 3.3 送料步距与条料宽度的计算 采用直对排的排样方案，如图 3-1 所示： 用 cad 测量工具测量冲压件的毛坯面积： A=1531.969mm2 送料步距 A：送料步距的大小应为条料上冲裁件的对应点之间的距离，每次 冲一个零件的步距按式：A58.6mm 条料宽度 B：BL+2* a =（77.5+22）mm=81.5mm 1 12 图 3-1 排样图 条料宽度偏差：条料宽度为 81.5mm 料板厚度 0.8mm 查表可得=0.6 3.4 材料利用率的计算 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來表示，按式(3-27) =100%=100% 0 1 S S AB S1 式中 一个步距内零件的实际面积 1 S 一个步距内所需毛坯面积 0 S A 送料步距 B 条料宽度 带入数据可得：S=nA=3063.936 =100%=2*1531.969/58.6*81.5*100%64% AB S 13 3.5 板料的确定 根据排样，预选用 1500mm3500mm1.5mm 的板料。 裁成宽 81.5m，长 3500mm 的条料，则一张板材能出的零件总个数为： 2=21859=2124（件）。 1500 81.5 3500 58.6 裁成宽 81.5mm，长 1500mm 的条料，则一张板材能出的零件总个数为： 2=24225=2100（件）。 3500 81.5 1500 58.6 综合上述计算，取冲裁零件总个数多的板料裁剪方案。所以，选择板料规格为 1500mm3500mm1.5mm，裁成宽 81.5mm，长 3500mm 的条料。 所以方案总的材料利用率： o=NF1/BL100%=1531.9692124/（15003500） 62.00% 通过以上计算比较，采用该裁料方式，既满足工艺要求大于 60%， 14 第四章 冲裁力计算 4.1 落料力、冲孔力、卸料力、推件力的计算 计算冲裁力的目的是为了选用合理的压力机，设计模具以及检验模具的强度。压 力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁工艺的需求。一般可按下公式计算： b tKLF 式中 F-冲裁力（N）； L-冲裁周边长度（mm）； t-冲裁料厚(mm)； b- 抗剪强度（MPa）； （1）落料力计算 按上式： LtF 落 式中： F落落料力（N）； L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=1.5mm； 材料抗剪强度（MPa）。材料为 08F，由查表，。310MPa 根据零件图可算落料轮廓长度 L =190.7mm 则 190.71.531088.7FmmmmMPakN 落 （2）冲孔力 LtF 冲孔 式中 冲孔力（N）； 冲孔 F L工件外轮廓周长（mm）； T材料厚度（mm），t=1.5mm； 材料抗剪强度（MPa）。由查表，。310MPa 根据零件图可算冲孔轮廓长度 L=(47.1239+33.1327)=80.4509(mm) 则 80.45091.531037.4FmmmmMPakN 冲孔 15 2. 落料时的卸料力的计算 =KX 卸 F 落 F 式中 -卸料力（N）； 卸 F -落料力（N） 落 F KX -卸料系数，查冲压模具简明设计手册表 3-11，P57 其值为 0.030.04，取 K=0.03。 则 =KX =0.0388.7=2.66（KN） 卸 F 落 F 3. 冲孔时的推件力的计算 =nkT 推 F 冲 F 式中 -推料力（N）； 推 F K1-推料系数，查冲压模具简明设计手册表 3-11，其值为 0.05； n- 梗塞在凹模内的制件或废料数量，n=h/t，h 为刃口部分的高 （mm），t 为材料厚度（mm），其中，h=6mm，t=1.5mm，取 n=4， 则 =nkT =40.0537.4=7.48(KN) 推 F 冲 F 冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于各冲裁工艺力的总和 = + + + 总 F 落 F 冲孔 F 卸 F 推 F 式中：冲裁力 =88.7KN，=37.4KN，卸料力=2.66KN，推料力 落 F 冲孔 F 卸 F =7.48KN，则: 推 F = + + +=136.24kN 总 F 落 F 冲孔 F 卸 F 推 F 16 4.2 压力机的选择 由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力选择压力机。参 总压 FF3 . 1 照设计手册选取公称压力为的压力机，压力机型号为 J23-25。 表 4-1 为压力机 J23-25 技术参数：（冲压模具简明设计手册表 13.10，P389） 表 4-1 压力机参数 型 号J23-25 公称压力/kN250 滑块行程/mm65 最大倾斜角度30 最大闭合高度/mm270 闭合高度调节量/mm55 垫板尺寸（厚度 mm孔径 mm）50200 模柄孔尺寸（直径 mm深度 mm） 4060 前后370工作台尺寸 左右560 4.3 压力中心的确定压力中心的确定 根据凹模孔口图，如图所示将根据凹模孔口图，如图所示将 xOy 坐标系建立在图示的对称中心线上