汽车零件牛杆调整臂的模具设计【2套模具】【19张图纸】【优秀】
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汽车零件牛杆调整臂的模具设计
33页 16000字数+说明书+外文翻译+开题报告+19张CAD图纸【详情如下】
中期.doc
外文翻译--模具的发展.doc
汽车零件牛杆调整臂的模具设计开题报告.doc
汽车零件牛杆调整臂的模具设计论文.doc
设计图纸19张.dwg
目 录
1 绪论9
1.1 冲压制品设计概论9
1.1.1 模具的概念及其在工业生产中的作用9
1.1.2 冲压加工工艺及其应用9
1.1.3 冲压所用材料及其性能10
1.1.4 冲模的组成11
1.1.5 冲模的工作部分零件必须具备的性能11
1.1.6 冲模的成形特点11
1.2冲压模具加工过程中的问题与质量控制12
1.2.1 冷冲压模具安装的问题12
1.2.2 关于冷冲压模具加工过程中工艺改进措施12
1.3.1 模具零件的热处理13
1.3.2 冲裁凸模热处理方法13
1.3.3 冲裁凹模热处理方法14
2 工艺设计15
2.1 零件介绍15
2.2 零件工艺性分析15
2.3 工艺方案的确定16
3 排样设计17
3.1 毛坯排样设计17
3.1.1 条料搭边值的确定17
3.1.2 条料的宽度17
3.1.3 步距18
3.2 材料的利用率19
3.2.1 排样方式的确定19
3.2.2 送料进距的确定19
4 工艺计算20
4.1 冲压工艺力的计算20
4.1.1 冲裁力计算20
4.1.2 成型力的计算21
4.1.3 卸料、顶件力的计算22
4.2压力中心计算22
5 模具总体概要设计23
5.1 模具概要设计23
5.2 模具零件结构形式确定23
5.2.1 定位机构24
5.2.2 卸料机构24
5.2.3 导向机构24
6 模具详细设计25
6.1 工作零件25
6.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算25
6.1.2成型模工作部分尺寸的确定27
6.1.3 凸模高度设计27
6.2定位零件28
6.2.1 挡料零件28
6.3 出件零件28
6.3.1 卸料零件28
6.3.2 顶件零件29
6.4 导向零件29
6.5 其他零件30
7 设备选择31
7.1 设备吨位确定31
7.1.1 设备类型的选择31
7.1.2 设备规格的选择31
7.2 设备校核32
8 结 论33
参考文献34
致谢35
毕业设计（论文）知识产权声明36
毕业设计（论文）独创性声明37
摘 要
本文分析了支撑板的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了冲孔落料复合模和成型模冲压工艺方案；详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要冲孔、落料、成型的二维和排样图；完成了所有必要的工艺计算，包括模具刃口尺寸、各工位冲压力、总的冲压工艺力、压力中心等；概述了模具概要设计方法，系统的阐述了模具主要零件的结构、尺寸设计及标准的选用。同时阐述了模具的工作过程、各成形动作的协调性并对设备选择和核算进行了较为细致的叙述。
关键词：成型制件；模冲孔落料复合模；成型模；工艺分析；模具设计冲模的工作部分零件必须具备的性能
冲模的工作部分零件又称成型零件，它主要包括凸模、凹模及凸凹模等。由于冲压有冷冲压与热冲压，而冲压工序又分为分离工序（冲裁）与成型工序（弯曲、拉深、成形）两大类。在分离工序的工作过程中，除承受使材料分离所需的冲压力外，还承受着与材料断面间的剧烈摩擦；在成形工序的工作过程中，冲模除承受材料塑性变形所需的冲压力外，其表面也受到材料的塑性流动而产生的强力摩擦。因此，这就要求冲模的工作部位要具备耐冲击、耐磨损的高强度、高硬度性能。而在材料加热状态下使用的冲模，工作零件还要求具有耐热性能，这样才能保证其冲模的耐用度及使用寿命。
根据冲模的上述要求，冲模的工作部分一般采用碳素工具钢或合金工具钢制成。对于高速冲压或要求高寿命的冲模，其工作部分可采用硬质合金制作。
1.1.6 冲模的成形特点
冲模是指在室温下把金属或非金属板料放在模具内，通过压力机和模具对板料施加压力，使板料发生分离或变形制成所需零件的模具。各类冷冲模的成形特点是：
1)冲裁模。冲裁模的成形特点是：将一部分材料与另一部分材料分离。落料冲裁模的成型特点是将材料封闭的轮廓分开，而最终得到的是一平整的零件。而冲孔冲裁模的成型特点是将零件内的材料与封闭的轮廓分离，使零件得到孔。
2）弯曲模。弯曲模的成形特点是：将板料或冲裁后的胚料通过压力在模具内弯成一定的角度和形状。
3)深模。拉深模的成形特点是：将经过冲裁所得到的平板胚料，压制成开口的空心零件。
4）形模。成形模的成形特点是：用各种局部变形的方法来改变零件或胚料的形
- 内容简介：
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本科毕业设计(论文)题目：汽车配件牛杆调整臂的冲压模具设计系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年5月汽车配件牛杆调整臂冲压模具设计摘 要本文分析了支撑板的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了冲孔落料复合模和成型模冲压工艺方案；详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要冲孔、落料、成型的二维和排样图；完成了所有必要的工艺计算，包括模具刃口尺寸、各工位冲压力、总的冲压工艺力、压力中心等；概述了模具概要设计方法，系统的阐述了模具主要零件的结构、尺寸设计及标准的选用。同时阐述了模具的工作过程、各成形动作的协调性并对设备选择和核算进行了较为细致的叙述。关键词：成型制件；模冲孔落料复合模；成型模；工艺分析；模具设计Cattle Iever to Adjust the Arm Mold DesignAbstract This paper analyzes the technical characteristics of the spring hook such as configuration dimension precision and the capability of the raw materials .There are including the difficulties of this production in the molding ,studying out the technics of the progressive die ,making sure the layout project and the die general structure. The progressive die could complete thirteen processes that include punching, blanking, bending and so on .It has finished all needed technical count ,including the knife-edge of the mold, the force of ench process , punch technical force of the all process and the stress center of the mold .It summarizes the method of designing this mold .It introduces the design and manufacture of the punch, the die, the stripping device, the pushing device, and the blanking holders in details. And it also expatiates the working process of the die, the coordination about each motion of figurations. Besides it has a section about equipment choosing and proofreading.Key Words: bend product;progressive-die;technical analysis die design目 录1 绪论91.1 冲压制品设计概论91.1.1 模具的概念及其在工业生产中的作用91.1.2 冲压加工工艺及其应用91.1.3 冲压所用材料及其性能101.1.4 冲模的组成111.1.5 冲模的工作部分零件必须具备的性能111.1.6 冲模的成形特点111.2冲压模具加工过程中的问题与质量控制121.2.1 冷冲压模具安装的问题121.2.2 关于冷冲压模具加工过程中工艺改进措施121.3.1 模具零件的热处理131.3.2 冲裁凸模热处理方法131.3.3 冲裁凹模热处理方法142 工艺设计152.1 零件介绍152.2 零件工艺性分析152.3 工艺方案的确定163 排样设计173.1 毛坯排样设计173.1.1 条料搭边值的确定173.1.2 条料的宽度173.1.3 步距183.2 材料的利用率193.2.1 排样方式的确定193.2.2 送料进距的确定194 工艺计算204.1 冲压工艺力的计算204.1.1 冲裁力计算204.1.2 成型力的计算214.1.3 卸料、顶件力的计算224.2压力中心计算225 模具总体概要设计235.1 模具概要设计235.2 模具零件结构形式确定235.2.1 定位机构245.2.2 卸料机构245.2.3 导向机构246 模具详细设计256.1 工作零件256.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算256.1.2成型模工作部分尺寸的确定276.1.3 凸模高度设计276.2定位零件286.2.1 挡料零件286.3 出件零件286.3.1 卸料零件286.3.2 顶件零件296.4 导向零件296.5 其他零件307 设备选择317.1 设备吨位确定317.1.1 设备类型的选择317.1.2 设备规格的选择317.2 设备校核328 结 论33参考文献34致谢35毕业设计（论文）知识产权声明36毕业设计（论文）独创性声明371 绪论1 绪论 随着现代化工业的发展,越来越多的产品依赖模具加工,模具工业已成为工业发展的基础。模具质量好坏直接影响产品的质量,模具的质量不仅表现在制造质量,也表现在安装调整维护保养等方面的后续工作质量。因此,在模具在加工过程和质量控制中,要采取相应的措施,杜绝类似事故的发生。1.1 冲压制品设计概论1.1.1 模具的概念及其在工业生产中的作用在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力机的压力，使金属或非金属材料在专用工具内变形、流动获得所需形状和尺寸的工件，这种专用工具统称为模具。模具是成型金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等制件的基础工艺设备，是工业生产中发展和实现少无切屑技术不可缺少的工具。如汽车、拖拉机、电器、电机、仪器仪表、电子等行业有60%80%的零件需用模具加工，轻工日用品的生产需用模具更多，螺钉、螺母、垫圈等标准零件，没有模具就无法大量生产。由此看来，模具是工业生产中使用极为广泛的主要工艺设备之一。模具是一种高效率的工艺设备，用模具进行各种材料的成型，可实现高速度的大批量生产，并能在大量生产条件下稳定的保证制件的质量、节约原材料。因此，在现代工业生产中，模具的应用日益广泛，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一1.1.2 冲压加工工艺及其应用冲压是指在常温下利用模具在压力机的作用下，对材料施加压力，将材料分离和变形，从而获得一定形状、尺寸和精度零件的一种加工方法，又可称为冷冲压或板料冲压。冲压加工与其它机械加工方法相比，具有很多优点：（1）生产效率高，可实现制品与零件的高速度大量的生产。（2）节约原材料，可实现少切屑、无切屑加工。（3）制件质量稳定，有良好的互换性。（4）操作工艺简单，利用模具生产制品时，不需要操作者有较高的技艺水平。（5）利用模具批量生产的零件和制品成本低廉。（6）所加工出的零件与制品可一次成型，不需进行再加工。（7）能制造出其毕业设计（论文）他加工工艺方法难以加工、形状比较复杂的零件制品。（8）容易实现生产的自动化及半自动化。由于冲压工艺的这些特点，因此其应用范围极广，从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件和大梁、高压容器封头及航空航天器的蒙皮、机身等，均需冲压加工。目前用冲压工艺所获得的制品，在现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器仪表及无线电电子产品和人们日常生活中，都占有十分重要的地位。当然，冲压工艺和其它加工方法一样，也有其自身的局限性，如：冲模结构比较复杂，制造周期长，模具价格偏高，在单件小批量、多品种生产时经济上不合算。冲模是冲压生产中必不可少的工艺装备。其模具结构必须满足冲压生产的要求，不仅要冲压出合格的零件制品，而且要适应批量生产的需要，操作要方便、使用寿命要长、安全可靠、成本低廉，并能容易制造和维修。1.1.3 冲压所用材料及其性能冲压所用的材料主要是金属材料，有普通碳素钢、优质碳素钢、不锈钢和黄铜板（带）、铝板（带）等，有时也用非金属材料，如胶木板、塑料板和纤维板等。冲压用材料大部分是各种规格的条料、带料、卷料和块料，有时也对某些型材及管材进行冲压加工。用于冲压的材料不仅要满足制件的设计要求，还必须满足材料的冲压性能。材料的冲压性能是指它们对各种冲压加工的适应能力，即具有良好的塑性、便于加工、容易得到高质量和高精度的冲压件，生产效率高、模具损耗低、不易出废品等。金属材料的冲压性能，是各种材料的力学指数通过比较进行分析的。其力学性能的强度指数主要有材料的屈服强度s、抗拉强度b、屈强比s/b缩颈应力j、断裂应力f、材料的弹性模量E与屈服强度的比值E/s，塑性指数有材料的总伸长率、均匀收缩率u、断面收缩率、均匀变形的单面收缩率u等。一般地说，材料的s/b值愈小，形成过程中断裂的危险愈小，E/s值愈大，材料成形过程中的回弹愈小，材料的与值愈大，材料在破坏前的可塑性愈大，w、w、w/、w/的值愈大，材料的温定性能愈好，因而其冲压性能也愈好。1.1.4 冲模的组成冲模主要由以下几部分组成：（1）工作零件；（2）定位零件；（3）卸料装置零件；（4）压料装置及零件（5）导向零件；（6）推件装置与零件；（7）支撑及支持零件；（8）紧固零件；（9）缓冲零件。1.1.5 冲模的工作部分零件必须具备的性能 冲模的工作部分零件又称成型零件，它主要包括凸模、凹模及凸凹模等。由于冲压有冷冲压与热冲压，而冲压工序又分为分离工序（冲裁）与成型工序（弯曲、拉深、成形）两大类。在分离工序的工作过程中，除承受使材料分离所需的冲压力外，还承受着与材料断面间的剧烈摩擦；在成形工序的工作过程中，冲模除承受材料塑性变形所需的冲压力外，其表面也受到材料的塑性流动而产生的强力摩擦。因此，这就要求冲模的工作部位要具备耐冲击、耐磨损的高强度、高硬度性能。而在材料加热状态下使用的冲模，工作零件还要求具有耐热性能，这样才能保证其冲模的耐用度及使用寿命。根据冲模的上述要求，冲模的工作部分一般采用碳素工具钢或合金工具钢制成。对于高速冲压或要求高寿命的冲模，其工作部分可采用硬质合金制作。1.1.6 冲模的成形特点冲模是指在室温下把金属或非金属板料放在模具内，通过压力机和模具对板料施加压力，使板料发生分离或变形制成所需零件的模具。各类冷冲模的成形特点是：1)冲裁模。冲裁模的成形特点是：将一部分材料与另一部分材料分离。落料冲裁模的成型特点是将材料封闭的轮廓分开，而最终得到的是一平整的零件。而冲孔冲裁模的成型特点是将零件内的材料与封闭的轮廓分离，使零件得到孔。2）弯曲模。弯曲模的成形特点是：将板料或冲裁后的胚料通过压力在模具内弯成一定的角度和形状。3)深模。拉深模的成形特点是：将经过冲裁所得到的平板胚料，压制成开口的空心零件。4）形模。成形模的成形特点是：用各种局部变形的方法来改变零件或胚料的形状。5)冷挤压模。冷挤压模的成形特点是：在室温下，在模具型腔内将金属胚料加压，使其产生塑性变形，挤压成所需的形状、尺寸及性能的零件制品。1.2冲压模具加工过程中的问题与质量控制1.2.1 冷冲压模具安装的问题模具的安装分成两部分: 一是把模具装到模架上;二是把已装到模架上的整副模具装入冲床内。装配到模架：在装配前对模架安装表面进行去毛刺处理。装配时检查所需的固定螺钉, 特别是一副模具拆下来后,有很多的螺钉,规格长短不一,紧固用的螺栓插入螺栓孔中的长度应大于螺栓直径的1. 52倍。如M10mm的螺栓其旋入螺纹孔中的长度应是1520mm。带有导向装置( 即导柱) 模架, 装进模具时其各类模板的上、下之间的相对位置已由导向装置保证, 不需调整。但在装配时, 模板表面不能夹有脏物, 否则造成不对中。各模板之间的组装均带有两支定位销, 由两支定位销来保证其相互之间的位置,所以要注意定位销套入深度, 以保证其有效性, 定位销外圆若出现磨损应换。装配模具时, 先把要装在一起的模板对准定位销套在一起,用铜捧或塑料锤轻轻把模板敲一敲使之平坦的紧贴在一起, 然后把紧固螺钉先用手旋入, 之后再用板手拧紧。拧紧螺钉时注意对称紧固且不要一步到位, 采用逐步到位方式以保持均衡。上、下模架合装后, 应检查钢珠保持架的伸出长度。在冲床上死点位置时, 钢珠保持架最上一排钢珠不露出导套,接近与该面平齐为宜。装入冲床：模具在工具间组装完毕后装入冲床时,若是以下模架与冲床工作台定位作为安装基准,则先把下模架装上定位销及固定螺钉,然后再降下滑块,直到块与上模架之间存有0.50.8mm的间隙,然后装上上模架与滑块的固定螺钉, 先用手拧紧后用捧进( 缓动) 的方式稍为抬高冲床滑块连同上模架上、下动作34次,再拧紧固定螺钉。若是以上模架与滑块定位作为安装基准,则步骤与上述相反。完成所有的模具安装工作后,先单动冲床, 确认模具能正常工作后,才能进行冲压生产。1.2.2 关于冷冲压模具加工过程中工艺改进措施改进后的工艺流程方案一轧材毛坯下料( 或铸造连轧加压毛坯)加热锻造进冷床微风( 或水雾) 淬火冷却到( 冷却速度控制在2045/min)一定温度下贝氏体等温转变25min 左右空冷到280220地坑保温回火( 注意控制温度和时间)埋沙保温冷却抽样检验。改进后的工艺流程方案二金属模加压铸造进冷床微风(或水雾) 淬火冷却到(冷却速度控制在2045/min)一定温度下贝氏体等温转变25min左右空冷到280220地坑保温回火(注意控制温度和时间)埋沙保温冷却抽样检验。1.3 模具的热处理1.3.1 模具零件的热处理冲裁模各零件的热处理要求：处理要求冲裁是冷冲压的基本工序之一。它是利用冲裁模在压力机上把被冲材料分离的一种冲压工序。冲裁模是一种带刃口的模具。在冲裁时切刃陷进被冲材料之中，并承受着强烈的冲击和材料的激烈摩擦，使刃口部位经一段使用后会严重磨损，由开始的锋利、到最后变成圆钝，影响了后续制品的质量。为了保证制品零件的质量长期稳定性，这就要求冲模的凸模要有较高的耐磨性，而且还要有一定的抗压强度、抗弯强度和一定的冲击刃性。而对于凹模，除抗弯强度似乎要求不高外，其抗压强度、韧性的要求要比凸模更高。对于冲裁模凸、凹模上述要求，除了正确选用凸、凹模所用钢材外，还要有合理的热处理工艺来保证热处理后的硬度、韧性等要求，两者缺一不可。冲裁模成形零件热处理顺序安排：在最终热处理淬硬后，需进行电加工的热处理工序安排的工艺顺序是：锻造热处理退火机械粗加工热处理淬火与回火电加工（电火花穿孔或线切割）加工成型钳修装配。由此可以看出，热处理工艺在冲模制造中，是非常重要也是不可缺少的加工工艺。对于级进模、复合模等位置公差和尺寸公差要求较精密的冲模，不仅要遵守上述工序安排，为了减少热处理变形，常在加工中还穿插去除应力处理、调质等热处理工序。1.3.2 冲裁凸模热处理方法 冲裁凸模（冲头）大部分都有碳素工具钢制造，个别用合金钢制成。凸模是在冲击压力下工作的，它承受着很大的冲击负荷和弯曲负荷，所以在使用时，很容易 被磨损、折断及压弯。为了使凸模在工作中不至于折断、磨损弯曲，其淬火后的硬度应从工作部分到尾部（安装部位）逐渐降低。其热处理方法是：(1)对于一般凸模，在热处理时应将其整体加热，冷却时只将其工作部位浸入冷却液水中，然后全部浸油。这样，在淬火后只需按其工作部分的硬度回火一次，其尾部淬油后具有一定的硬度和韧性，使用中不会折断。一般说来，凸模热处理要比凹模热处理简单。这是由于大多数凸模在热处理后，一般都要经过最后的成形磨削工序加工到尺寸，即使在热处理有所变形，经过磨削后，基本上能消除。(2)对于带有铆头的凸模，即在装配时，凸模用铆接的方法固定在凸模固定板上凸模，在热处理淬硬时要注意铆头部分的硬度。这是因为铆头部分要求硬度较低，一般不应超过26HRC。所以，这种凸模在热处理时应采用如下方法：将全部凸模加热后，今年工作部位淬火而尾部可不经淬火；但对于长而细的凸模，应全部进行淬火后，在尾部实行局部淬火；而比较大的凸模，可以采用部分淬火，或事先留有铆头的方法。(3)对于直径为12mm的细小凸模淬火时由于其直径和体积很小，在冬季及夏季淬火容易受环境温度的影响，使热处理质量降低。其热处理可采用下述方法：如材料为T10A的细小凸模，淬火温度为780度，回火温度为180度，保温h；在淬火时，可将盛有水的茶杯，放在加热电炉的旁边。在淬火时，经保温后细小冲头，从炉内用钳夹住后立刻取出放在茶杯水内淬一下，然后迅速放入油介质中冷却。实践证明，用此方法对细小凸模淬火，可以避免受环境因素影响，而能达到满意的热处理效果。此外，为了防止凸模淬火后产生裂纹，涂抹毛胚在锻打时，应注意锻压温度应适合，不要使温度过高。同时，在锻压后，要经热处理球化退火处理。1.3.3 冲裁凹模热处理方法凹模是冷冲模中最关键的一个零件，其热处理质量好坏，直接影响冲模的寿命长短，因此，对凹模的热处理一定要注意以下几点：(1)凹模在淬火前，最好先进行稳定化处理（低温退火），较复杂且温度要求较高的凹模或材料质量较低的凹模，在机械粗加工后，最好要经过一次调制处理。这对减小淬火后变形是十分有利的。(2)不需要硬度孔镶件孔，在淬火时一定要用粘土或石棉绳堵塞，以减少开裂和变形。(3)淬火前，要事先考虑和分析凹模可能变形的部位和情况。当两孔距离较近时，在非工作部分，可用厚度为0.51mm的铁皮将工件局部包起来，以控制淬火时组织转变的不均匀性，使应力尽量趋于平衡，可以减少变形量。同时，对于易变形或断裂俄断面，也可以用铁皮包起来，铁皮可离刃口平面34mm。铁皮的形状应与被包扎的形状相似。2 工艺设计2 工艺设计2.1 零件介绍 本次毕业设计的产品见图2.1所示，材料为厚2mm的45钢板料,要求批量为中批量。该零件属于典型的冲裁、成型件，尤其是内成型的成型设计过程，因此，与普通的成型相比，变形简单，对工艺与模具的要求更高。图2.1牛杆调整臂零件图2.2 零件工艺性分析零件尺寸：图中零件的标注公差的为IT12级精度，其余由图中技术要求可知为IT14级，零件的尺寸较小，成形的位置较为紧凑，成形比较简单。零件材料为45钢，有很良好的塑性，料厚为2mm属薄料，冲压性能良好。零件的结构：零件需要经过一次冲裁和一次的成型，零件的结构比较对称，冲压性能仍然很良好。综上所述，得到结论：零件具有较好的可冲压性。2.3 工艺方案的确定 工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。毕业设计（论文）冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。 复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可以完成一个冲裁件。该工件包括冲孔、落料、成型三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，在落料，最后成型。采用单工序模生产。方案二：冲孔落料成型复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔落料成型级进冲压。采用级进模生产。方案一结构简单，但须三道工序、三副模具才能完成，生产效率也低，如此则浪费了人力、物力、财力，从经济的角度来考虑不妥当，难以满足大批量的生产要求。方案三是一种多工位、效率高的加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而且工作周期长，模具结构复杂，生产成本过高。方案二采用复合模具生产，只需两副模具即可成型，模具结构紧凑，冲出的制件的精度及生产效率都比较高，适合大批量生产。冲裁薄材小型成型件，模具制造工作量比级进模低但是产品比较大装卸不方便而且产量不大。通过上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。3 排样设计3 排样设计3.1 毛坯排样设计在进行复合模设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是复合模设计时的重要依据。复合模条料排样图设计的好坏，对模具设计的影响是很大的，排样图设计错误，会导致制造出来的模具无法冲制零件。条料排样图一旦确定，也就确定了被冲制零件各部分在模具中的冲制顺序、模具的工位数、零件的排样方式、模具步距的公称尺寸、条料载体的设计形式等一系列问题。在本模具中，排样设计总的原则是先进行冲切废料，然后成型，最后切断，并要考虑模具的强度、刚度，结构的合理性。冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。排样合理就能用同样的材料冲出更多的零件来，降低材料消耗。大批量生产时，材料费用一般占冲裁件的成本的60%以上。因此，材料的经济利用是一个重要问题，特别对贵重的有色金属。排样的合理与否将影响到材料的经济利用、冲裁质量、生产效率、模具结构与寿命、生产操作方便与安全等。排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产率得到合格的零件。毛坯在板料上可截取的方位很多，这也就决定了毛坯排样方案的多样性。典型毛坯排样：单排、斜排、对排、无费料排样、多排、混合排。根据此次毕业设计的零件结构特征，决定采用单排、中间载体。采用这种毛坯排样的模具结构的相对简单，模具制造较为方便。3.1.1 条料搭边值的确定搭边是指排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的剩料。其作用是使条料定位，保证零件的质量和精度，补偿定位误差，确保冲出合格的零件，并使条料有一定的刚度，不成型，便于送进，并能使冲模的寿命得到提高。由参考文献3表2-5得：材料厚度为2mm时，条料长度大于500mm，搭边可以取a=2mm，a12.5mm。3.1.2 条料的宽度 条料无侧压，可以确定条料与导料销的间隙和条料宽度偏差分别为由参考文献3中公式2-24得=588.93mm毕业设计（论文）3.1.3 步距冲裁模的步距是确定条料在模具中每送进一次，所需要向前移动的固定距离。步距的精度直接影响到冲件的精度。设计连续模时，要合理的确定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相邻工位的距离。连续模任何相邻两工位 距离都必须相等。此次毕业设计的条料为单排，步距的基本尺寸等于冲压件的外形轮廓尺寸和两冲压件间的搭边宽度之和，其步距基本尺寸由参考文献3得： S = L + a式中S-冲裁步距L-沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值a-沿送进方向的搭边值该零件的步距确定为： S= L + a=524+2.5 =526.5mm（a）产品图 （b）毛坯展开图（c）横向单排图2.1 排样图示意图c)图材料利用率为：83毛坯排样图如图2.1所示，考虑到后续成型成型和取件的方便性，最后选择横向单排。3.2 材料的利用率3.2.1 排样方式的确定根据冲裁件的结构特点，排样方式可选择为：直排，有废料排样。3.2.2 送料进距的确定为了节约材料，应合理的选择搭边值。搭边值过小，会使作用在凸模的侧表面上的发向应力沿切口分布不均，降低冲裁质量和模具寿命，故必须使搭边的最小宽度大于冲裁时塑性变形区的宽度，一般可以取材料的厚度。若搭边值小于材料的厚度，冲裁时搭边可能被拉断，有时还会被拉入到凸、凹模间隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口。搭边值的大小与材料的性能、零件的外形及尺寸、材料的厚度、送料及挡料的方式、卸料方式有关。硬材料的搭边值可以小一些，软材料和脆材料的搭边值应大一些。零件尺寸大或有尖突时，搭边值应大一些，厚材料的搭边值取大一些。4 工艺计算4 工艺计算4.1 冲压工艺力的计算工艺计算是模具设计的基础，只有正确的计算出各道工序的凸凹模尺寸、冲压力、毛坏尺寸等，才能设计出正确的模具。而且是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。工艺计算是选用压力机、模具设计以及强度校核的重要依据。为了充分发挥压力机的潜力，避免因超载而损坏压力机，所以计算是非常必要的。4.1.1 冲裁力计算冲裁力是冲裁力、卸料力、推件力和顶料力的总称。冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料的厚度、工件的周长、材料的力学性能等参数有关。冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲裁力的大小是为了合理的利用冲压设备和设计模具。选用冲压设备的标称压力必须大于所计算的冲裁力，所设计的模具必须能够传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。该模具采用弹性卸料和下方出料方式。总冲压力由冲裁力、卸料力和推件力组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力和冲孔冲裁力两部分组成冲裁力是冲裁过程中凸模对材料的压力，它是随凸模行程而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值。平刃冲模的冲裁力可按下式计算：（3.1）式中 F冲裁力（N）； L零件剪切周长（mm）； t材料厚度（mm）； Q材料抗拉强度（MPa）。 K系数,一般取K=1.3。 已知零件材料是08钢,取=450Mpa，材料厚度t=2mm,L值由全部冲裁线即冲裁零件周长尺寸组成：落料、冲孔冲裁力。材料45钢的抗拉强度可按 毕业设计（论文）推件力。查表得推件力系数，凹模中的卡件数为1。卸料力。查表得卸料力系数。总冲压力的确定。压力机的公称压力应大于计算总冲压力,应选用 开式压力机JB23-500开式压力机。4.1.2 成型力的计算 成型力是指压力机完成预定的成型工序所施加给板料的压力，这是选择压力机的依据。 为了合理地选择压力机和模具设计，必须计算成型力。成型力的大小不仅与毛坯的尺寸、材料的力学性能、晚期半径等有关，而且和成型方式也有很大的关系，从理论上计算成型力比较繁杂，精确度亦不高，因此生产中常采用经验公式进行计算。此此毕业设计中所涉及的成型均视为校正成型。由参考文献3 表3-3得： 成型力： （4.1）式中 F成型力（N）；A成型校正部分投影部分面积（）；q单位校正力（MPa）；由参考文献3中，查表3-4得q=6080 最终，总的力为：9213.75+1470023913.75 25 KN4.1.3 卸料、顶件力的计算由参考文献3中公式2-11得：= 所以=0.0533274.8= 1663.74N =40.0558478=1865.16 N综上所述，最终的所有合力为： =+=9213.75+ 1663.74+1865.1612742.65N4.2压力中心计算冲压力合力的作用点称为冲模压力中心。冲模压力中心应尽可能和模柄的轴线以及和压力机滑块的中心线重合，以使冲模平稳地工作，减少导向机构滑动件之间的磨损，提高运动精度以及模具和压力机的寿命。冲模压力中心的求法，采用求平衡力系合力作用点的方法。由于绝大部分冲 裁件沿冲裁轮廓的断面厚度不变，轮廓各部分的冲裁力与轮廓长度成正比，所以，求合力作用点可转化为求轮廓线的重心。具体的方法如下：按比例画出冲压轮廓线，选定直角坐标x-y;把图形分成几部分，计算各部分长度L1、L2、.Ln，并求出各部分重心位置的坐标值；按下列公式求出冲模压力中心的坐标值（X0,Y0）由于该零件形状对称，所以压力中心在该零件的中点上坐标值（X0,Y0）。5 模具总体概要设计5 模具总体概要设计5.1 模具概要设计模是用多个零件按照一定关系装配而成的有机整体，结构是模具的“形”。模具的优劣很大程度上体现在模具结构上，因此冲孔落料复合模和成型模的结构对模具的工作性能、加工性、成本、周期、寿命等起着决定性作用。在此次模具的结构设计大体可以分为两步：第一步根据工序排样的结果确定模具的基本结构框架，确定组成冲孔落料复合模和成型模的主要结构单元及形式，对模具制造和使用提出要求；第二步确定各结构单元的组成零件及零件间的连接关系。结构设计的结果是模具装配图和零件明细表。在结构设计中概要设计是模具结构设计的开始，它以工序排样图为基础，根据产品零件要求，确定冲孔落料复合模和成型模的基本结构框架。结构概要设计包括：（1）模具基本结构：定位方式以及导向方式确定;卸料方式以及出件方式确定；（2）模具基本尺寸：模具工作空间尺寸、各个板的厚度、闭合高度。（3）模架基本结构：模架的类型;导柱与导套选配以及模柄类型的选择。（4）压力机的选择：压力机的类型；压力机规格。5.2 模具零件结构形式确定本模具是用冲孔落料复合模和成型模完成的如图5.1(a)和图5.1(b)。采用后置模架，滑动导柱、导套机构导向，弹性卸料板卸料，采用装置顶杆顶料。 （a）成型模（b）冲孔落料复合模5.1 模具二维总装图毕业设计（论文）5.2.1 定位机构 为限制被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序，必须采用各种形式的定位装置。用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位板、导向销、定距侧刃和侧压装置等。定位装置应避免油污、碎屑的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高时，要考虑粗精度和精精度两套装置，分步进行；坯料需要两个以上工序的定位时，它们的定位应该一致。综上所述：在此次模具设计中方向采用挡料销定位 5.2.2 卸料机构卸料机构的主要作用是把材料从凸模上卸下，有时也可作压料板用以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模等。可分为固定刚性卸料板以及弹性卸料板。在本次模具设计中采用弹性卸料板，弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面度提高。在成型成型时，可以防止条料发生侧移。当上模上行时，卸料板将卡在凸模上的条料推下。同时，在下模部分安装有弹顶装置，上模上行一段距离后，卸料板不再压住条料时，顶件块和浮顶装置将条料顶出最大的成型距离。5.2.3 导向机构对生产批量大，要求模具寿命和制件精度较高的冲模。一般应采用导向机构来保证上、下模的精确导向。上、下模导向，在凸、凹模开始闭合前或压料板接触制件前就应该充分的合上。导向机构有导柱、导套机构，侧导板与导板机构和导块机构。在此副模具中由于零件的尺寸较小，对制件的精度要求较高。所以采用后置滑动导柱、导套和旋入式模柄配合。6 模具详细设计6 模具详细设计6.1 工作零件6.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算计算冲裁凸、凹模刃口的依据为：冲裁变形规律，即落料件尺寸与凹模刃口尺寸相等，冲孔尺寸与凸模刃口尺寸相同。零件的尺寸精度。合理的间隙值。磨损规律，如圆形凹模尺寸磨损后变大，凸模尺寸磨损后变小，间隙磨损后变大。冲模的加工制造方法。因而在计算人口尺寸时应按下述原则进行。保证冲出合格的零件，根据冲裁变形规律，冲孔尺寸等于凸模刃口尺寸，落料件尺寸等于凹模刃口尺寸。因而冲孔时，应以凸模为基准。落料时，以凹模为基准。基准件的尺寸应在零件的公差范围内。冲孔时间隙取在凹模上，落料时间隙取在凸模上。保证模具有一定的使用寿命，新模具的间隙应是最小的间隙，磨损后到最大合理间隙。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数值。对基准件刃口尺寸在磨损后减小的，其人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。考虑冲模制造修理方便，降低成本 ，为使新模具的间隙值不小于最小合理间隙，一般凹模公差标注成+，凸模公差标注成。间隙能保证的条件下不要把制造公差定的太紧。一般模具制造精度比工件精度高2至4级。若零件没有标注公差，对于非圆形见按国家标准“非配合尺寸的公差数值”IT14精度处理。本毕业设计对未标注公差的零件尺寸采用IT12精度处理。制造冲模的关键主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其间隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸计算公式和公差标注也不同。凸、凹模刃口尺寸的计算方法基本上可分为两类，分别加工与配合加工，对于形状复杂或薄料的冲裁件的冲裁，为了保证凸、凹模之间的间隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好其中一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件来加工另一件，使他们之间保持一定的间隙。这种加工方法的特点是 模具间隙是在配制中保证的，因此不需要较核，所以加工基准时可以适当放宽公差，使其加工容易。 尺寸标注简单，只需在基准件上标注尺寸和公差，配制件仅标注基准尺寸并注明毕业设计（论文）配做所留间隙值。 由于形状复杂工件各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，有变大的、有变小的、也有不变的，必须对有关尺寸进行具体分析后，按前述尺寸计算原则区别对待。查表2-1得模具冲裁间隙值，查表2.11的凸、凹模制造公差：，查表2-4得，因数x=0.75, 取0.2 校核：Zmax-Zmin=0.18-0.10=0.08mm，满足校核条件 1. 冲孔 应以凸模为基准，然后配做凹模。变小的尺寸 这类尺寸就是前面所述冲孔基准件凸模尺寸，应按式：应用公式: （2）落料 应以凹模为基准，然后配做凸模 式中 凸模刃口尺寸 凹模刃口尺寸 零件公差、偏差。=0.5（mm） 凸模公差（mm），当标注形式为+或时，=/4；当标注形式为时，=/8=/4按计算尺寸和公差制造凸模后，再按凸模刃口实际尺寸并保证最小合理间隙配做凹模。6.1.2成型模工作部分尺寸的确定成型模工作部分尺寸主要指凹模圆角半径、凸模圆角半径与凹模的深度。1、凸、凹模圆角半径凸模圆角半径应等于内侧的圆角半径r，但不能小于材料最小成型半径。如果成型件的，成型件应取，随后再增加一次校正工序，校正模便可取。凹模圆角半径不宜过小，以免成型时擦伤材料表面，或出现压痕，或使成型力增加，模具寿命降低。同时凹模两边的圆角半径应一致，用以防止成型时板料的偏移。通常可根据板料的厚度t选取：t2mm, =(36)t；t=24mm, =(23)t；t4mm，=2t。本零件材料为45号钢，与轧纹平行，=0.4，故可取=2mm=r，t=0.8mm2h（h为零件的高度）。2）装配模具的相关尺寸 压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸，还应有模具安装与固定的余地，但过大的余地对工作台受力不利；工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利的安装模具顶出料装置；大吨位压力机滑块上应加工出燕尾槽，用于固定模具，而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸，为两件哈夫式夹紧模柄用。3）闭合高度 冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时，滑块下表面至工作台上表面的距离。这个高度是冲压操作的空间高度尺寸。显然，冲床的最大闭合高度要大于模具的最大闭合高度，最小闭合高度要小于模具的最小闭合高度，一般取：Hmax-2mmHHmin+10mm如果冲模的闭合高度H大于压力机的最大闭合高度，冲模将不能在该压力机上工作。反之，H小于压力机的最小闭合高度时，可加垫板。设备吨位 设备吨位的选择，首先要以冲压工艺的所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力，而且，还要有一定的力量储备。毕业设计（论文）查参考文献3 表1-5(开式压力机技术参数)，初选择5000KN的开式压力机J23-500，其技术参数如下:公称压力： 5000KN公称力行程： 6mm滑块行程： 180mm行程次数： 100spm最大装模高度： 650mm装模高度调节量：120mm工作台尺寸： 前后1500mm、左右1000mm7.2 设备校核该模具的开模高度大概有40mm，选择的压力机的滑块行程为80mm,所以压力机的行程满足要求。8 结论8 结 论在本课题冲孔落料模和成型设计中，采用二维的画法，首先根据零件的形状进行工艺性分析，然后选择最佳的成形工艺方案，先进行落料冲孔，然后进行成型，然后进行条料宽度，以及成型工艺的计算，根据
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