汽车座椅支承板的冲模设计.doc

摘要本设计为汽车座椅支承板的冲模设计。由零件的结构、材料、及板厚多方面因素决定了设计方案。此零件需四道冲压工序来完成，所需的四套模具分别是拉深模具，落料冲孔复合模和翻边翻孔复合模具以及弯曲模具。在此设计中详细阐述了前两道冲压工序的模具设计过程，即拉深模具以及落料冲孔复合模具的设计。根据工艺分析确定，第一套先进行拉深模具的设计。在确定完合理的拉深尺寸后，进行第二套落料冲孔复合模具的设计。从成品零件看出需要五个圆孔，因为产品零件外形尺寸较大，所以设计的模具尺寸较大，并且较为复杂。对于冲小孔的凸模还需要进行强度校核。在对汽车座椅支撑零件进行工艺分析，了解材料的力学性能后，根据工艺流程分析最终确定了冲压工艺的方案。在此，我对这两套模具进行了具体的设计。关键词：模具设计 拉深模 落料冲孔模具 模架设计 工艺分析AbstractThe design of automotive seat frame connecting the die design and the structure of parts, materials, and the thickness of the various factors design. This need four parts stamping process to be completed, the four die are drawing dies Piercing blanking dies and flanging burring combined bending die and mold. In this design elaborate after the two processes of stamping die design process. that flanging burring combined bending mold and die design.According to technology analysis, the first set of first mold design drawing。End in determining a reasonable scale drawing ，Inch after the blanking punch to the second set of composite mold design。See the need for finished parts from the five hole，Because the products form part of a larger size, the design of a larger size of the mold, and more complex。For red punch holes also need to check the strength.In parts of the car seat to support process analysis, Understanding of the mechanical properties of materials, Process analysis based on the stamping process to finalize the program. At this point, I have two sets of molds for the concrete design.Keywords ：Mold Design ，drawing module， flexural modulus flanging Die ， Mold Frame Design ， Technical Analysis , Bending Dies 目录1.引言41.1模具技术的现状42.零件工艺方案的确定112.1 工件工序的确定112.2材料的力学性能123.拉深模的设计133.1 计算拉深毛坯尺寸133.2拉深力的近似计算和压力机的选择2133.3毛坯件的剪裁143.4搭边153.5材料的经济利用163.6 拉深模架的确定163.7主要零部件的设计173.7.1 凸模、凹模及其固定方式173.7.2定位零件203.7.3卸料零件203.7.4导向零件213.7.5固定零件223.8拉深模具设计图224 冲裁模具的设计244.1冲裁力的计算244.2压力中心的计算4254.3冲压设备的选用274.4凸凹模刃口尺寸计算284.4.1计算落料时的尺寸294.5 凸模、凹模、凸凹模的结构设计304.6 落料冲孔复合模的模架选择及导柱导套的选择334.7主要零部件的设计344.7.1 凸模、凹模及其固定方式344.7.2固定零件354.7.3卸料零件364.7.4压料零件374.7.5导向零件374.8模柄的选择374.9模具总装配图395总 结40致 谢40参考文献411.引言1.1模具技术的现状 我国模具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。 体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产34、48大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。 (1) 冲模 大型冲模覆盖件模具为代表。我国已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂，已设计制造了富康轿车部分内覆盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外覆盖件模具。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法，手段上面已基本达到了国际水，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。 标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。如南京长江机器制造厂的电机铁芯自动叠铆硬质合金多工位级进模具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组，转子铁芯扭斜，安全保护等功能，凹模采用拼块式，零备件可互换。常州宝马集团公司的步进电机定转子带双回叠片硬质合金级进模。具有转子冲片落料、旋转72再叠片，定子冲片落料、回转90再叠片、(以消除料厚误差)等功能。这两项模具精度达2m，步距精度2-3m，双回转精度1，寿命达到1亿次以上，制造周期5-6个月，而价格仅为同类进口模具的1/2-1/3，已达到国际先进水平，完全可以替代进口。其他如48、54、68条腿集成电路柜架多工工位级进模、电子枪硬质合金多工进级进模、别克轿车安全带座式工位级进模、空调器散热片多工位级进模，均达到国外同类产品水平。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。 在一般冲模方面，浙江慈溪鸿达电面模具制造中心的铁芯片复，实现系列化、标准化、专业化生产，质量稳定，模具费用较一般低30%-50%，交货周期7-20天，并备有现货供应。在适应市场经济方面迈出了可喜的一步。(2)、塑料模 塑料模应用最广泛的一类模具。近年来，我国塑料模有长足的进步。在大型塑料模方面，已能生产34大屏幕彩电塑壳模具，6kg大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等的塑料模具。模具重要可达10-20吨。在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，CAE软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热流道装置。少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在高效多色注射的应用和抽芯脱模机构的创新设计方面，也取得较大进展。 在精度方面，塑件的尺寸精度可达IT6-7级，分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度为Ra0.02-0.025m。塑料模寿命已达100万次，但模具制造周期仍比国外长2-4倍，总体水平与国外比尚有较大差距。 (3)、压铸模 汽车和摩托车工业的快速发展，推动了压模生产的发展。汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体和摩托车发动机缸机、齿轮箱壳体、制动器、轮毂等铝合金铸件模具以及自动扶梯级压铸模等，我国均已能生产。技术水平有所提高，使汽车、摩托车上配套的铝合金压铸模大部分实现了国产化。在模具设计时，注意解决热平衡问题，合理确定浇注系统和冷动系统，并根据制作要求，采用了液压轴芯和二次增压等结构。总体水平有了较大提高。压铸模制造精度可达0.02-0.05mm(国外为0.01-0.03mm)，型腔表面粗糙度为Ra0.4-0.2m(国外为Ra0.02-0.01m)，模具制造周期为中小型的3-4个月，中等复杂的4-8个月，大型的8-12个月，约为国外的1倍。模具寿命：铝合金铸件模具一般为4-8万次，个别可超过10万次，国外可达8-15万次以上。模具价格：国内约为引进价格折1/4-1/3(4)、模具CAD/CAM技术 模具CAD/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。 在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高。特别是以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG；美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer;美国CV公司的CADS5；英国Deltacam公司的DOCT5;日本HZS公司的CRADE；以色列公司的Cimatron;还引进了美国AC-Tech公司的C-Mold;澳大利亚Moldflow公司的MF用球一塑模的分析软件；法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件；德车MAGMASOFT用于铸模的专用软件。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，以CAD绘制具图代替了手工结制，以CAM取代了自动编程，并能支用CAE技术对成型过程进行计算机模拟等，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。但在引进工作上也存在着不少问题，缺少规划，引进混乱，偏爱高档，消化不良，使用效率低下，二次开发不够，以及没有实现根据我国模具行业的实际情况，以微机级软件引进为主的方针等。虽然CAD/CAM技术在塑料模、汽车覆盖模、压铸模主要生产厂家得到了广泛应用，但在全行来还存在着较大空白，一些国有企业的模具生产部门因缺乏资金，许多作坊式的模具生产小厂缺乏必要的技术人才，至今仍然采用着传统的手工绘图方式，数控加工的使用率很低。 近年来，我国自主开的CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统，华中理工大学开发的注塑模HSC3.0系统及CAE软件；上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等，这些软件具有适应国内模具和具体情况，在微机、在应用，价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件(5)、快速经济制模技术 快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有模具制造周期短、制造成本低、综合经济效益好等突出特点 ，已在我国得到越来越广泛的应用。 快速原型制造(RPM)技术是一种集CAD、CAM、NCN、激光及材料科学于一体的新技术，是当前最先进的零件及模具的成形方法之一。近年来，在我国发展很快。清华大学最先引进的美国3D公司的SLA250(立体光固化或称光敏树脂激光固化)设备与技术，并进行了开发研究。经多年努力，已开发出了-RPMS型式功能快速原型制造系统拥有叠层实体制造-SSM)，熔融挤压成形-EME，是我国自主知识产权的世界唯一拥有两种快速成形工艺的系统(国家专利)，具有较好的性能价格比。 西安大学研制开发的LPS-600A激光快速成形系统有限公司开发的AF300快速成形机(SLS激光选区烧结)等也达到国外同类产品水平。 由快速成形机得到三维原型，通过陶瓷精铸、电弧喷涂、消失模、熔模等技术可快速制造出各种模具。现国内已有上海、青岛、顺德等地引进了近10台设备，开台生产应用。西安交大成立了推广应用站，开展了不少活动。我国已进入了国产化开发和重点推广应用阶段。 树脂冲压模具在国产轿车的试制中得到成功应用。一汽模具制造中心设计制造了12套树脂模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉伸模具。其主要特点是模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准，采用端士汽巴精化的高强度树脂浇注成形，凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控制，模具尺寸精度高，制造周期可缩短1/2-2/3，12套模具制造费用可节省1000万元左右。树脂冲开模具技术为我国轿车试制和小批量生产开辟了一条途径。属国内首创。可达90年代国际水平。 电弧喷涂脂抹粉成形模具技术。烟台机械工艺所开发了DPT-B型电弧喷涂制模设备，并制成了汽车方向盘、摩托车座垫等模具，取得较好效果。样模表面复印精度达0.5m，仿真效果好，已先后在吹塑模、汽车内饰件模、TPR模等方面应用。模具寿命为聚氨酯成形10万件，真空形成4万件，吹塑3万件，聚乙烯注射件3000。一般有样模时，3天内即可完成。其他快速经济制模技术，如铍铜塑料成形模具技术，低熔点合金、锌合金制模技术，快速电铸制模技术等，也得到不同程度的应用。(6)、模具标准件 模具标准件对缩短模具制造周期，提高质量、降低成本，能起很大作用。因此，越来越广泛地得到采用。模具标准年主要有冷冲模架、塑料模架、推杆和弹簧等。新型弹性元件氮气弹簧亦已在推广应用中。目前我国模具标准化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。(7)、模具材料与热处理 模具材料的质量、性能、品种和供货是否及时，对模具的质量和使用寿命以及经济效益有着直接的重大影响。大量使用的模具材料为模具钢，年消耗量在10万吨以上。近年来，国内一些模具钢生产企业已相继建成和引进了一些先进工艺设备，使国内模具钢品种规格不合理状况有所改善，模具钢质量有较大程度的提高。如4Cr5NiMo模块淬透性、等向性偏低等。近年来，国内已较广泛的采用一些新钢种，如冷模具钢等H10、H13、H12、4Cr5MoVSi、45CCr2NiMoVSI：塑料模具钢P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM 等，但总体使用量仍较少，如冷作模具钢Cr12、Cr12 MoV、 Cr WMn热作模具钢5 Cr NiMo、5 Cr MnMo、3 Cr2 W8V；塑料模具钢45#碳素结构钢等。供应渠道较前有所改善。但国产模具钢钢种不全，不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。另外，还需要研究适应玻璃、陶瓷、耐火砖和地砖等成形模具用材系列。模具热处理是关系能否充分保证模具钢性能的关键环节。国内大部分企业在模具淬火时仍采用盐熔炉或电炉加热。由于模具热处理工艺执行不严，处理质量不高。而且不稳定，直接影响模具使用寿命和质量。近年来，真空热处理炉有了很大发展，正在推广使用。(8)、模具制造的相关技术 模具制造的相关技术与工艺的发展，对模具水平的提高起到了重要作用。 模具抛光技术引起重视，机械磨抛光、超声波抛光、电化学抛光及述几种方法的复合抛光，已开发出专用机械，专用工具，得到广泛的应用。挤压珩磨抛光已用应用。但面不广，大型高效自动抛光专用设备有待开发。 模具花纹的蚀刻技术，工艺水平提高较快，能制作各类模具的装饰纹，且仿真性越来越好。 模具强化技术进一步发展。除原来已推广的电火花强化机外，又开发了电刷镀强化设备。 模具修复技术也有了进步。除电刷镀修复模具外，又引进和开发了多种脉冲焊接机，修复效果较好。二国外模具企业带来的启示 高新技术在欧美模具企业得到广泛应用欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。 (1)CAD/CAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。 在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普遍应用的技术。在CAD的应用方面，已经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了70%89%。PRO/E、UG、CIMATRON等软件的应用很普遍。应用这些软件不仅可完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAM的集成提供了保证。应用3D设计，还可以在设计时进行装配干涉的检查，保证设计和工艺的合理性。数控机床的普遍应用，保证了模具零件的加工精度和质量。3050人的模具企业，一般拥有数控机床十多台。经过数控机床加工的零件可直接进行装配，使装配钳工的人数大大减少。CAE技术在欧美已经逐渐成熟。在注射模设计中应用CAE分析软件，模拟塑料的冲模过程，分析冷却过程，预测成型过程中可能发生的缺陷。在冲模设计中应用CAE软件，模拟金属变形过程，分析应力应变的分布，预测破裂、起皱和回弹等缺陷。CAE技术在模具设计中的作用越来越大，意大利COMAU公司应用CAE技术后，试模时间减少了50%以上。 (2)为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。 高速切削是以高切削速度、高进给速度和高加工质量为主要特征的加工技术，其加工效率比传统的切削工艺要高几倍，甚至十几倍。目前，欧美模具企业在生产中广泛应用数控高速铣，三轴联动的比较多，也有一些是五轴联动的，转数一般在1.5万3万r/min。采用高速铣削技术，可大大缩短制模时间。经高速铣削精加工后的模具型面，仅需略加抛光便可使用，节省了大量修磨、抛光的时间。欧美模具企业十分重视技术进步和设备更新。设备折旧期限一般为45年。增加数控高速铣床，是模具企业设备投资的重点之一。 (3)快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。 由于市场竞争日益激烈，产品更新换代不断加快，快速成型和快速制模技术应运而生，并迅速获得普遍应用。在欧洲模具展上，快速成型技术和快速制模技术占据了十分突出的位置，有SLA、SLS、FDM和LOM等各种类型的快速成型设备，也有专门提供原型制造服务的机构和公司。 在所考察的模具企业中，有不少是将快速成型技术和快速制模技术结合起来应用于模具制造，即利用快速原型技术制造产品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。许多塑料模厂家利用快速原型浇制硅橡胶模具，用于少量翻制塑料件，非常适合于产品的试制。 三欧美模具企业的管理经验值得借鉴。 (1). 人员精简，“瘦”型管理。 欧美模具企业大多数规模不大，员工人数超过百人的较少，所考察的模具企业人数一般都在2050人。企业各类人员的配置十分精简，一专多能，一人多职，企业内部看不到闲人。精益生产、“瘦”型管理的思想得到了较好的体现。 (2). 采用专业化，产品定位准。 所考察的模具企业，大多数都是围绕汽车、电子等产业对各类模具的需求，确定自己的产品定位和市场定位。为了在市场竞争中求生存、求发展，每个模具厂家都有自己的优势技术和产品，并都采取专业化的生产方式。欧美大多数模具企业既有一批长期合作的模具用户，在大型模具公司周围又有一批模具生产协作厂家。这种互惠、互利、共赢、共存的合作伙伴关系，有的已持续了3040年。 (3) .采用先进的管理信息系统，实现集成化管理。 欧美的模具企业，特别是规模较大的模具企业，基本上实现了计算机管理。从生产计划、工艺制定，到质检、库存、统计等，普遍使用了计算机，公司内各部门可通过计算机网络共享信息。 (4). 工艺管理先进，标准化程度高。 与国内模具厂大多采取以钳工为主或钳工包干的生产组织模式不同，欧美的模具生产厂家是靠先进的工艺设备和工艺路线确保零件精度和生产进度。每副模具均有详细的设计图，包括每个零件的详细设计，并且都制定了详细的加工工艺。我国模具要走向世界，必须深化改革、扩大出口。 欧美模具企业的先进技术和先进管理，使其生产的大型、精密、复杂模具，对促进汽车、电子、通讯、家电等产业的发展起了极其重要的作用，也给模具企业带来了良好的经济效益。美国的模具企业，人均年销售额在20万美元左右；意大利人均年销售额也在10万美元以上。与国内的模具企业相比，即使扣除价格因素的影响，欧美模具企业的生产效率也比我们高许多倍。要缩小与先进工业国家的差距，必须加快技术进步，提高CAD/CAE/CAM的应用程度，增加数控加工设备的比重，用信息技术进一步提高模具的设计制造水平。同时，要学习和借鉴国外的先进管理经验，进一步深化企业改革。目前，国内有些模具厂冲模、塑料模都做，大型、中型、小型模具都做，这样很难干好，必须走小而专、小而精、小而特的道路。同时要增强参与国际竞争的意识，加强国际经济技术合作与交流，在提高模具国产化程度的同时，进一步扩大出口，走向世界。 2.零件工艺方案的确定 经过工艺分析，工件比较复杂，工序较多，最终确定四道工序来完成设计，具体如下：2.1 工件工序的确定工件的零件图如下：该零件为汽车座椅支撑板，零件如上图所示。材料厚度t=1.5mm，零件外形简单，由圆弧和直线组成，无尖角，有利于模具制造和提高模具寿命，是典型的板料冲压件。首先确定一下该工件设计的初拟方案。在确定毛坯形状和尺寸之后，通过理论上的近似计算确定该工件需要落料、冲孔、翻边、弯曲四道工序。确定方案一：先进行冲孔落料，然后拉深，翻边，弯曲。该工艺方案将冲孔落料安排在前面不合适，因为盒型工件拉深时，边界会出现凹陷，并会出现起皱的可能，另一方面就是孔的尺寸会发生强烈的变形，因此该方案不合理。确定方案二：首先是用剪板机剪裁毛坯件，在进行拉深模的设计，落料冲孔复合模具安排在其后，然后再进行翻边模具的设计，最后进行弯曲模具的设计。该工件不是规则的几何图形，各处的应力也不形同，因此不能按一般拉深件那样计算它的拉深可能性，而多采用类比法来判断，由于工件带有锥度，属浅拉深，确定拉深工序为第一步。从工件图形来看，除了这五个孔有较高的精度外，其余各部分尺寸精度要求都不高。工件的材料是08钢，有利于工件拉深。该工件还有对称的四个孔，其中有两个孔直径分别为的关于中心轴线对称，由于孔中心距为8，按表两孔距离公差差得一般模具精度可达到的两孔中心距公差为mm。因而符合尺寸精度要求。落料和冲孔就用一套复合模。翻边工序是在冲孔的基础上扩大凸凹模。最后进行弯曲模具的设计，该工件的弯曲形状较为简单且对称，弯曲部分是直角，孔与外缘的壁厚较大，因此有足够的强度。通过以上的工艺方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选择方案二是比较合理的。因此，确定方案二为我们的最佳方案来进行模具的设计。2.2材料的力学性能 工件材料为08钢，为优质碳素钢。 材料状态：退火1材料的抗拉（抗剪）强度：抗拉强度：抗剪强度：08钢用于轧制薄板，深冲制品、油桶、高级搪瓷制品，也可以用于制作管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳钢和氰化零件、电焊条等。 3.拉深模的设计该工件的第一道工序是拉深模具的设计，据零件的形状以及尺寸确定为浅拉深，凸模的形状复杂，需要仿形加工，该工序的设计步骤如下：3.1 计算拉深毛坯尺寸（1）由于该工件近似矩形棱台，呈盒形，根据表面相等原理，可近似计算矩形突起面积：A=2（3015+1515+55）+6510+7210+6050-2205=5570mm都该工件的分析可取修编余量H=2mm因为该工件的四周变形区域基本相等，变形量也相似，因此由（72+x）(65+x)-200=5570解得x=5mm则：毛坯的长度：L=130+52+152+22=174mm毛坯的宽度：L=80+152+52=120mm(2)压力中心的确定由于该工件时规则的几何图形。其压力中心在其几何中心上。所以，其压力中心坐标为：=90mm =75mm3.2拉深力的近似计算和压力机的选择2（1）由=KLt式中：拉深力（N）L横截面周长（mm）t材料的厚度（mm）材料的强度极限（Mpa）】K修正系数，查表得k=0.5横截面平均周长L1=172mm则=1.54000.5172=51.6KN（2）压边面积的计算由式=SP=(174114-7570) 2.5=36.5KN此处P=2.5=1.4（51.6+36.5）=123.3KN(3)冲压设备的选择 这一道工序所需的总压力为88.1KN，在实际生产中，为了防备超载，可按1.4（1.31.5），来估算压力机的公称压力。1.4（36.5+51.6）=123.3KN故本工序选用开式双柱固定台式压力机技术规格5，型号为J23-16公称压力（KN） 160KN滑块行程（mm） 55mm滑块行程次数（次/分） 120最大闭合高度（mm） 220mm最大装模高度（mm） 180mm连杆调节高度（mm） 45mm工作台尺寸（mm）（前后左右） 300450垫板尺寸（mm） 厚度40mm 孔径210mm模柄孔尺寸 直径40mm 深度60mm最大倾斜角度 （4）模具的闭合高度是指模具在最后工作位置时，上、下模座板之间的距离。因此，为使模具正常工作，模具闭合必须在与压力机的闭合高度相适应，应介于压力机最大和最小闭合高度之间，一般可按如下关系确定：-5mm+10mm300-5160+10295170 通过选用模件以及闭合高度的范围值，最后定出模具的闭合高度H=230mm。在实际生产中安装模具时，需要加垫块，最后使闭合高度达到即可。3.3毛坯件的剪裁一般工件都安装合理的排样工序，排样是指在条料或板料上布置的方法。其排样合理与否直接影响到材料的经济利用。而对于我们的工件，毛坯件是比较规则的长方体薄板，排样因此就非常简单，因此就直接在剪板机上裁料。其中有两方面的好处：其一，简化了拉伸模具，省去了凸凹模，和送料机构。其二，工件体积小，便于工件的安放。不过这也影响了工作效率。3.4搭边搭边分段搭接点应尽量少，撘接点位置要避开产品两件的薄弱部位和外形的重要位置，放在不注目的位置。排样中相邻两工件之间的余或工件与条料边缘间的余料称为搭边。有公差要求的一边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累。外轮廓各段毛刺方向有不同要求应分解。刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。 搭边的作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步进误差、送料歪斜误差等原因而冲裁出的残废的废品。此外，还应保持条料余一定得强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高送料质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线进行，使受力平衡，提高磨具寿命和工件端面质量。 搭边值要合理选择，其过大，材料利用率低，过小，利用率虽高，却很难起到搭边的作用，在冲裁作用中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有事还会被拉入模块间隙中，损毁磨具刀刃，降低磨具寿命。影响搭边值大小的因素主要有：材料的力学性能，材料的厚度，工件形状和尺寸，排样的方式以及送料和挡料方式。料宽-排样方式和搭边值确定后，即确定条料或宽料的宽度及进距。条料的宽度的确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利在导料板间送进，并于导板间有一定的间隙。因此在确定料宽时，要考虑到模具的结构中，是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构确定不同的料宽。排样是弓箭之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫做搭边。其作用是补偿误差，保证冲出合格的工件，搭边还可以使条料有一定的刚度。搭边数值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。从节省材料的角度出发，材料的搭边越小越好，但搭边小于一定的数值时，对模具的寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时作用在凸模侧面的法向力应该沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。未来时作用在毛坯侧面上的应力沿切毛坯周长变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑性变形区的宽度，而塑性变形区宽度与材料性质和厚度有关，一般约等于0.5t。所以搭边的最小宽度可取大约等于毛坯厚度。搭边值还与材料的机械性能，工件的尺寸与形状，材料的厚度及挡料等因素有关。为此，确定裁体形式和毛坯定位方式。设计定位销直径，数量及布置。根据经验以及冲压工艺学2可确定搭边值和料宽具体尺寸本设计中排样相关设计，总的来讲，搭边中有经验决定。此处选择a=2mm图31工件的毛坯件3.5材料的经济利用 在冲压零件的成本中，材料费用占60%以上，因此材料的经济利用是一个重要的问题。衡量排样经济的标准是材料的利用率，即工件的实际表面积与板料面积的比值。 材料的利用率：=100% 工件的实际面积：=13586 所用材料的面积：=20880 所以材料的利用率为：=100%=100%=65.07% 目前采用计算机排样就可以准确快捷的确定最优的方案。主要应用软件是AutoLayout，适用面很广。应用自动排样将大大降低材料的成本费用，缩短了产品生产周期，提高人员工艺效率3.6 拉深模架的确定根据冲压模具设计实用手册11（摘自GB/T 2855.61990）查得导柱模架下模座的尺寸，可得：如下图所示上下模架的材料为HT20，热处理为调质处理HRC2832.后侧导柱模架上下模座轮廓尺寸（mm）其中L=200mm B=125mm h1=40mm h2=50mm S=210mm R=38mm A1=85mm A2=150mm其应用特点：1、 两导柱、导套分别装在上、下模座后侧，凹模面积是导套前的有效区域。2、 可用于冲压较宽的条料，且可用边角料。3、 导柱分布不对称，受力不平衡，拔模不方便。4、 可从三个方向送料，操作方便。3.7主要零部件的设计3.7.1 凸模、凹模及其固定方式1、凹模 根据模具设计与制造简明手册6查得本工序所采用倒装式复合模的凸凹模最小壁厚。从凹模刃口到凹模外边缘的最短距离称为凹模的壁厚。凹模的壁厚直接影响凹模板的外形尺寸。 图3-3凹模2、凸模为保证凸模能够正常工作，设计任何结构形式的凸模都必须满足如下三个原则：（1） 精确定位 安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方位的位移，否则造成工件的尺寸发生偏移，降低磨具寿命。（2） 防止拔出回程时，卸料离对凸模产生拉深作用。涂抹的结构应该防止凸模从固定板中拔出来。（3） 防止转动对于工件段界面为圆形的凸模，当然不存在防转问题。本设计的凸模非圆形，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，再设计时常常把凸模固定段简化为圆形。这时，就必须保证凸模在工作过程中不发生转动，否则将啃模。凸模的具体结构如图：图3-4凸模3、凸模、凹模紧固定位的基本方式4 螺钉禁锢，销钉定位。紧固力大，定位可靠，通用性较强。装拆方便，使用于各种类型的模具。 螺钉、销钉材料选用钢，热处理硬度HRC4348。 凹模、凸模与凹凸模固定板之间螺钉、销钉的选择：圆柱销：GB119-86 B8x80 GB119-86 B8x100内六角圆柱螺钉：GB70-85-M6x8 GB70-85-M4x4 GB70-85-M12x8以上紧固零件定位在模板上的相应位置如下图设计所示：图3-5模具上的零件定位图3.7.2定位零件 定位至少需要三个支撑点，两个导向点以及一个定程点。定位支撑点及导向点之间应有足够距离，保证坯件有较高的定位精度及稳定性。尽量用支撑面来代替支撑点。选用组合形式，外形加定位销和挡料销，其特点坯料固定方便紧固。坯件定位根据模具设计与制造简明手册6选用固定挡料销（GB2866.11-81）。材料选用45#钢，热处理硬度HRC4348.选取D=mm，d=mm，h=3mm，L=13mm3.7.3卸料零件1. 推件块 根据模具设计与制造简明手册6表1205选用（GB2867.381），材料选用45#钢，热处理后硬度HRC4348.其尺寸及结构图如下： 2.卸料板 拉深时，压边圈即压边也充当卸料板的作用，首先气垫通过顶杆把坯料压住防止板料走动，拉深后，顶出器在气压垫作用下，由顶杆向上复位顶出零件。 材料选用CrWMn，热处理后硬度：HRC6064.其结构如下图： 卸料板3.7.4导向零件根据冲压工序性质、冲件精度以及模具工作寿命要求，导柱和导套的配合精度分别为或。本设计中导柱、导套配合精度为。 导柱和导套为间隙配合，要求配合表面坚硬耐磨，具有一定强韧性，常用20#钢制作，表面经过渗碳淬火处理，硬度为HRC5862，渗碳层深度0.81.2mm。根据实用模具设计手册6选择（GB2861.11990）滑动导柱。导柱直径偏差为h6，表面光洁度为Ra=0.2.导柱尺寸规格为：28x200mm同上选用滑动导套 ，导套的尺寸规格为：28x110x43mm导柱、导套和上、下模座板的配合尺寸： 选择导柱长度时，应考虑模具闭合时，导柱端面和上模座板平面的距离不小于1015mm，导柱和下模座板平面的距离不小于25mm。导套与上模座板上平面的距离应大于3mm，用以排气和排油。3.7.5固定零件1. 模柄的选择模柄是连接上模与压力机的零件，在本工序中，选用了凸缘模柄固定段与上模座孔采用过渡配合，装配后模柄轴线与上模座垂直度比旋入式模柄要好。根据冲压模具设计使用手册6表586选择模柄3.8拉深模具设计图拉深模模具的装配图4 冲裁模具的设计拉深工序完成后，需要对落料冲孔进行设计，该工件外形复杂，具体形式如零件图所示，落料时的凸凹模需要线切割加工，此外工件有五个孔，三种尺寸，冲孔时需要设计三种凸模，其设计过程具体如下：4.1冲裁力的计算该模具采用弹性卸料和下出料的方式。计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲床和设计模具。冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。冲裁力的大小主要与材料的力学性能、厚度和冲裁件的轮廓长度有关。平刃模具冲裁时，其冲裁力可按照下式计算5：=Lt其中式中 t材料厚度 材料抗剪强度 L冲裁周长考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模的间隙波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30%，即F=1.3=1.3Lt一般情况下，冲裁件从板料切下后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性弯曲。这两种弹性恢复的结果会使落料梗塞在凹模中，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。因此，必须计算卸料力和推件力。卸料力：=F（从凸模上简零件或废料卸下所需的里称为卸料力）推件力：=F（从凹模内顺着冲裁方向把零件从凹模腔顶出的力称为推件力）其中：F冲裁力n同时梗塞在凹模内的零件（或废料）数；、卸料力、推件力系数。计算：1.落料力：=1.3 t=1.3601.61.5300=352KN2. 冲孔力：=1.3 t=1.365300=119KN3. 落料时的卸料力：=0.0425352=14.96KN4. 冲孔时的推件力：=10.05119=5.95KN其中、由冲压工艺学10查得为=0.0425 =0.055. 总压力：=+=352+119+14.96+5.95=491.9KN4.2压力中心的计算4 根据力学原理，诸分力对某力矩之和等于其合力对同轴之矩，冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具的压力中心。设计时模具压力中心应与压力机滑块中心一致。如果不一致，冲压时会产生偏裁，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，减低模具以及压力机的寿命。所以在落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的方法来确定模具的压力中心。则有：=由于冲裁力与周边尺寸成正比关系，即= t，= t，（t为板料厚度，为板料抗剪强度），所以上式也可用周边尺寸表示如下形式：确定模具的压力中心，按比例画出零件的形状，选定坐标XOY，因为零件左右对称，即：=0，故只需要计算。将工件冲裁周边分成，等几个基本线段。求出各段长度及各段的重心位置：如图所示（忽略圆角）压力中心=110 =6 压力中心的位置：=53.15mm4.3冲压设备的选用冲压设备的选用原则：1、机的行程的大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。2、机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积，压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸，所以只需考虑压力机滑块底面积的大小。3、选压力机的封闭高度应与冲模的闭合高度相适应，模具的闭合高度是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机其连杆长度能调节，也即压力机的闭合高度可以调节，故压力机有最大闭合高度和最小闭合高度2。设计模具时，模具闭合高度得数值应满足下式：-5mm+10mm。 无特殊情况应取上限值。 即最好取在+，这是为了不因连杆调节过长，螺纹接触面积过 小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以再压床台面上加垫板。355mm290mm，通过选用模件以及模具闭合高度的范围值，最后确定出模具闭合高度H=345mm。在实际生产安装模具时，需要加垫块，最终使模具闭合高度到达即可。1、 冲压设备吨位必须大于所计算的公称