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U形件冲孔落料弯曲复合模设计【20张CAD图纸和毕业论文】【2014年原创】

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定单595-U形件冲孔落料弯曲复合模设计

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关键词：: 冲孔弯曲曲折复合设计 cad 图纸毕业论文原创

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本文分析了U型弯曲件的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了模落料冲孔和成型折弯模具冲压工艺方案；详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要落料的二维和排样图；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。

关键词模具工艺分析零件设计模具设计

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Design of the Stamping Process and the

die for the spring hook

Abstract
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.

Keywords bend product progressive-die technical analysis
die design

目录
前言 1
第一章工艺设计 3
1.1零件介绍 3
1.2零件工艺性分析 3
1.3工艺方案的确定 6
第二章排样设计 7
2.11 毛坯排样设计 7
2.2材料的利用率 7
第三章工艺计算 9
3.1冲压工艺力的计算 9
3.1.1冲裁力计算 9
3.1.2卸料、顶件力的计算 10
3.2压力中心计算 11
第四章模具总体概要设计 12
4.1模具概要设计 12
4.2模具零件结构形式确定 13
4.2.1定位机构 14
4.2.2 14
4.2.3 15
第五章模具详细设计 16
5.1工作零件 16
5.1.1冲裁凸、凹模 17
5.1.2凸模高度设计 18
5.2定位零件 19
5.2.1导向零件 19
5.2.2挡料零件 20
5.3出件零件 20
5.3.1卸料零件 20
5.3.2顶件零件 21
5.4导向零件 21
5.5其他零件 22
第六章设备选择 23
6.1设备吨位确定 23
6.2设备校核 23
第七章结论 24
致谢 25
参考文献 26

前言
冲裁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、切断、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的二种工序。
落料-----若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料；
冲孔-----若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。图2.1.1所示的垫圈即由落料和冲孔二道工序完成。

a)落料 b)冲孔

图2.1.1 垫圈的落料与冲孔

冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件也可以为弯曲、拉深和挤压等其它工序准备坯料，还可以在已成形的工件进行再加工（切边、切舌、冲孔等工序）。
冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。图2.1.2为一副典型的落料冲孔复合模，冲模开始工作时，将条料放在卸料板19上，并由三个定位销２２定位。冲裁开始时，凹模７和推件块８首先接触条料。当压力机滑块下行时，凸凹模１８的外形与凹模7共同作用冲出制件外形。与此同时，冲孔凸模１７与凸凹模18的内孔共同作用冲出制件内孔。冲裁变形完成后，滑块回升时，在打杆１５作用下，打下推件块８，将制件排除凹模７外。而卸料板１９在橡胶反弹力作用下，将条料刮出凸凹模，从而完成冲裁全部过程。
根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。本章主要讨论普通冲裁。

工件图.gif

全套CAD图纸【2副模具】.gif

第2副模具装配图.gif

第一副模具装配图.gif

内容简介：: 零件需要优化下可以的地方适当增加圆角保证工艺性工件材料自定 XXXX 学院毕业设计说明书(论文)作者：学号：学院（系、部）：专业：题目： U型弯曲件冲压工艺及模具设计指导者：评阅者： 20XX年X月XX毕业设计说明书（论文）中文摘要本文分析了U型弯曲件的结构、尺寸、精度和原材料性能，并具体指出了该产品的成型难点；拟定了模落料冲孔和成型折弯模具冲压工艺方案；详细阐述了排样设计方法和过程，确定了该产品需要落料的二维和排样图；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。关键词模具工艺分析零件设计模具设计第IV页毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Design of the Stamping Process and the die for the spring hook AbstractThis 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. Keywords bend product progressive-die technical analysis die design毕业设计说明书（论文）目录前言1第一章工艺设计31.1零件介绍31.2零件工艺性分析31.3工艺方案的确定6第二章排样设计72.11 毛坯排样设计72.2材料的利用率7第三章工艺计算93.1冲压工艺力的计算93.1.1冲裁力计算93.1.2卸料、顶件力的计算103.2压力中心计算11第四章模具总体概要设计124.1模具概要设计124.2模具零件结构形式确定134.2.1定位机构144.2.2144.2.315第五章模具详细设计165.1工作零件165.1.1冲裁凸、凹模175.1.2凸模高度设计185.2定位零件195.2.1导向零件195.2.2挡料零件205.3出件零件205.3.1卸料零件205.3.2顶件零件215.4导向零件215.5其他零件22第六章设备选择236.1设备吨位确定236.2设备校核23第七章结论24致谢25参考文献26前言冲裁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、切断、修边、切舌、剖切等工序，其中落料和冲孔是最常见的二种工序。落料-若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以内的部分作为冲裁件时，称为落料；冲孔-若使材料沿封闭曲线相互分离，封闭曲线以外的部分作为冲裁件时，则称为冲孔。图2.1.1所示的垫圈即由落料和冲孔二道工序完成。a)落料b)冲孔图2.1.1 垫圈的落料与冲孔冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。在冲压加工中应用极广。它既可直接冲出成品零件也可以为弯曲、拉深和挤压等其它工序准备坯料，还可以在已成形的工件进行再加工（切边、切舌、冲孔等工序）。冲裁所使用的模具叫冲裁模，它是冲裁过程必不可少的工艺装备。图2.1.2为一副典型的落料冲孔复合模，冲模开始工作时，将条料放在卸料板19上，并由三个定位销定位。冲裁开始时，凹模和推件块首先接触条料。当压力机滑块下行时，凸凹模的外形与凹模7共同作用冲出制件外形。与此同时，冲孔凸模与凸凹模18的内孔共同作用冲出制件内孔。冲裁变形完成后，滑块回升时，在打杆作用下，打下推件块，将制件排除凹模外。而卸料板在橡胶反弹力作用下，将条料刮出凸凹模，从而完成冲裁全部过程。根据冲裁变形机理的不同，冲裁工艺可以分为普通冲裁和精密冲裁两大类。本章主要讨论普通冲裁。图2.1.2 落料冲孔复合模1下模板 2卸料螺钉 3导柱 4固定板 5橡胶 6导料销 7落料凹模8推件块 9固定板 10导套 11垫板 12、20销钉 13上模板 14模柄15打杆 16、21螺钉 17冲孔凸模 18凸凹模 19卸料板 22挡料销2.2冲裁变形过程分析为了正确设计冲裁工艺和模具，控制冲裁件质量，必须认真分析冲裁变形过程，了解和掌握冲裁变形规律。图2.2.1所示是无压边装置的模具对板料进行冲裁时的情形。凸模与凹模都具有与制件轮廓一样形状的锋利刃口，凸凹模之间存在一定间隙。当凸模下降至与板料接触时，板料就受到凸、凹模的作用力，其中： F1、F2 凸、凹模对板料的垂直作用力； F3、F4凸、凹模对板料的侧压力； F1、F2凸、凹模端面与板料间的摩擦力，其方向与间隙大小有关，一般从模具刃口指向外； F3、F4凸、凹模侧面与板料间的摩擦力从图中可看出，由于凸、凹模之间存在间隙，F1、F2不在同一垂直线上，故板料受到弯矩MF1Z/2作用，由于M使板料弯曲并从模具表面上翘起，使模具表面和板料的接触面仅限在刃口附近的狭小区域，其接触面宽度约为板厚的0.20.4。接触面间相互作用的垂直压力并不均匀，随着向模具刃口的逼近而急剧增大。图2.2.1 冲裁时作用于板料上的力1-凸模 2-板材 3-凹模图2.2.2所示冲裁变形过程。如果模具间隙正常，冲裁变形过程大致可分为如下三个阶段。 1弹性变形阶段(图2.2.2) 在凸模压力下，材料产生弹性压缩、拉伸和弯曲变形，凹模上的板料则向上翘曲，间隙越大，弯曲和上翘越严重。同时，凸模稍许挤入板料上部，板料的下部则略挤入凹模洞口，但材料内的应力末超过材料的弹性极限。 2塑性变形阶段(图2.2.2) 因板料发生弯曲，凸模沿宽度为b的环形带继续加压，当材料内的应力达到屈服强度时便开始进入塑性变形阶段。凸模挤入板料上部，同时板料下部挤入凹模洞口，形成光亮的塑性剪切面。随凸模挤入板料深度的增大，塑性变形程度增大，变形区材料硬化加剧，冲裁变形抗力不断增大，直到刃口附近侧面的材料由于拉应力的作用出现微裂纹时，塑性变形阶段便告终，此时冲裁变形抗力达到最大值。由于凸、凹模间存在有间隙，故在这个阶段中板料还伴随着弯曲和拉伸变形。间隙越大，弯曲和拉伸变形也越大。 3断裂分离阶段(图2.2.2、) 材料内裂纹首先在凹模刃口附近的侧面产生，紧接着才在凸模刃口附近的侧面产生。已形成的上下微裂纹随凸模继续压入沿最大切应力方向不断向材料内部扩展，当上下裂纹重合时，板料便被剪断分离。随后，凸模将分离的材料推人凹模洞口。从图2.2.3所示冲裁力-凸模行程曲线可明显看出冲裁变形过程的三个阶段。图中OA段是冲裁的弹性变形阶段；AB段是塑性变形阶段，B点为冲裁力的最大值，在此点材料开始剪裂，BC段为微裂纹扩展直至材料分离的断裂阶段，CD段主要是用于克服摩擦力将冲件推出凹模孔口时所需的力。图2.2.2 冲裁变形过程图2.2.3冲裁力曲线冲裁件质量是指断面状况、尺寸精度和形状误差。断面状况尽可能垂直、光洁、毛刺小。尺寸精度应该保证在图纸规定的公差范围之内。零件外形应该满足图纸要求；表面尽可能平直，即拱弯小。影响零件质量的因素有：材料性能、间隙大小及均匀性、刃口锋利程度、模具精度以及模具结构形式等。 1冲裁件断面质量及其影响因素由于冲裁变形的特点，冲裁件的断面明显地分成四个特征区，即圆角带a、光亮带b、断裂带c与毛刺区d，如图2.2.4所示。圆角带a ：该区域的形成是当凸模刃口压入材料时，刃口附近的材料产生弯曲和伸长变形，材料被拉入间隙的结果；光亮带b ：该区域发生在塑形变形阶段，当刃口切入材料后，材料与凸、凹模切刃的侧表面挤压而形成的光亮垂直的断面。通常占全断面的1/2-1/3；断裂带c ：该区域是在断裂阶段形成。是由刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而形成的撕裂面，其断面粗糙，具有金属本色，且略带有斜度。毛刺区d ：毛刺的形成是由于在塑性变形阶段后期，凸模和凹模的刃口切入被加工板料一定深度时，刃口正面材料被压缩，刃尖部分是高静水压应力状态，使裂纹的起点不会在刃尖处发生，而是在模具侧面距刃尖不远的地方发生，在拉应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺，裂纹的产生点和刃口尖的距离成为毛刺的高度。在普通冲裁中毛刺是不可避免的，普通冲裁允许的毛刺高度见表2.2.1。a）冲孔件b）落料件图2.2.4 冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况在四个特征区中，光亮带越宽，断面质量越好。但四个特征区域的大小和断面上所占的比例大小并非一成不变，而是随着材料性能、模具间隙、刃口状态等条件的不同而变化。影响断面质量的因素有： ()材料性能的影响材料塑性好，冲裁时裂纹出现得较迟，材料被剪切的深度较大，所得断面光亮带所占的比例就大，圆角也大。而塑性差的材料，容易拉断，材料被剪切不久就出现裂纹，使断面光亮带所占的比例小，圆角小，大部分是粗糙的断裂面。 ()模具间隙的影响冲裁时，断裂面上下裂纹是否重合，与凸、凹模间隙值的大小有关。当凸、凹间隙合适时，凸、凹模刃口附近沿最大切应力方向产生的裂纹在冲裁过程中能会合，此时尽管断面与材料表面不垂直，但还是比较平直、光滑、毛刺较小，制件的断面质量较好（图2.2.5b）所示）。当间隙增大时，材料内的拉应力增大，使得拉伸断裂发生早，于是断裂带变宽；光亮带变窄；弯曲变形增大，因而塌角和拱弯也增大。当间隙减小时，变形区内弯矩小、压应力成分高。由凹模刃口附近产生的裂纹进入凸模下面的压应力区而停止发展；由凸模刃口附近产生的裂纹进入凹模上表面的压应力区也停止发展。上、下裂纹不重合。在两条裂纹之间的材料将被第二次剪切。当上裂纹压入凹模时，受到凹模壁的挤压，产生第二光亮带，同时部分材料被挤出，在表面形成薄而高的毛刺（图2.2.5 a）所示）。当间隙过小时，虽然塌角小、拱弯小，但断面质量也有缺陷。如断面中部出现夹层，两头呈光亮带，在端面有挤长的毛刺。当间隙过大时，因为弯矩大，拉应力成分高，材料在凸、凹模刃口附近产生的裂纹也不重合。分离后产生的断裂层斜度增大，制件的断面出现二个斜角1和2 ，断面质量也不理想。而且，由于塌角大、拱弯大、光亮带小、毛刺又高又厚，冲裁件质量下降。如图2.2.5c所示。因此，模具间隙应保持在一个合理的范围之内。另外，当模具装配间隙调整得不均匀时，模具会出现部分间隙过大和过小的质量现象。因此，模具设计、制造与安装时必须保证间隙均匀。）间隙过小）间隙合理）间隙过大图2.2.5 间隙对剪切裂纹与断面质量的影响 ()模具刃口状态的影响模具刃口状态对冲裁过程中的应力状态及制件的断面质量有较大影响。当刃口磨损成圆角时，挤压作用增大，所以制件塌角带和光亮带增大。同时，材料中减少了应力集中现象而增大了变形区域，产生的裂纹偏离刃口，凸、凹模间金属在剪裂前有很大的拉伸，这就使冲裁断面上产生明显的毛刺。当凸、凹刃口磨钝后，既使间隙合理也会在制件产生毛刺，如图2.2.6所示。当凸模刃口磨钝时，则会在落料件上端产生毛刺（图a）；当凹模刃口磨钝时，则会在冲孔件的孔口下端产生毛刺（图b）；当凸、凹模刃口同时磨钝时，则冲裁件上、下端都会产生毛刺（图C）。 2.冲裁件尺寸精度及其影响因素冲裁件的尺寸精度，是指冲裁件的实际尺寸与图纸上基本尺寸之差。差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件的尺寸精度与许多因素有关。如冲模的制造精度、材料性质、冲裁间隙等。 (1）冲模的制造精度冲模的制造精度对冲裁件尺寸精度有直接影响。冲模的精度愈高，冲裁件的精度亦愈高。表2.2.2所示当冲裁模具有合理间隙与锋利刃口时，其模具制造精度与冲裁件精度的关系。需要指出的是冲模的精度与冲模结构、加工、装配等多方面因素有关。a) 凹模磨钝b) 凸模磨钝c) 凸、凹模均磨钝图2.2.6 凸、凹模刃口磨钝时毛刺的形成情况 (2）材料的性质材料的性质对该材料在冲裁过程中的弹性变形量有很大影响。对于比较软的材料，弹性变形量较小，冲裁后的回弹值亦少，因而零件精度高。而硬的材料，情况正好与此相反。 (）冲裁间隙当间隙适当时，在冲裁过程中，板料的变形区在比较纯的剪切作用下被分离，使落料件的尺寸等于凹模尺寸，冲孔件尺寸等于凸模的尺寸。当间隙过大，板料在冲裁过程中除受剪切外还产生较大的拉伸与弯曲变形，冲裁后因材料弹性恢复，将使冲裁件尺寸向实际方向收缩。对于落料件，其尺寸将会小于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会大于凸模尺寸。但因拱弯的弹性恢复方向与以上相反，故偏差值是二者的综合结果。当间隙过小，则板料的冲裁过程中除剪切外还会受到较大的挤压作用，冲裁后。材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体的反方向胀大。对于落料件，其尺寸将会大于凹模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。 3冲裁件形状误差及其影响因素冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。冲裁件呈曲面不平现象称之为翘曲。它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。冲裁件呈扭歪现象称之为扭曲。它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。冲裁件的变形是由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。关于模具结构对冲裁件质量的影响，将会在后面章节讲述。综上所述，用普通冲裁方法所能得到的冲裁件，其尺寸精度与断面质量都不太高。金属冲裁件所能达到的经济精度为IT14IT10，要求高的可达到IT10IT8级。厚料比薄料更差。若要进一步提高冲裁件的质量要求，则要在冲裁后加整修工序或采用精密冲裁法。冲压加工技术应用范围十分广泛，在国民经济各工业部门中，几乎都有冲压加工或冲压产品的生产。冲裁是冲压工艺的最基本工序之一。冲裁是利用模具使板料的一部分沿一定的轮廓形状与另一部分产生分离以获得制件的工序。如冲裁的目的在于获得一定形状和尺寸的内孔，封闭曲线以外部分为制件称为；冲裁的目的在于获得具有一定外形轮廓和尺寸的制件，封闭曲线以内的部分为制件称为落料。显著提高了劳动生产率和设备利用率。如拉伸模是将板弯成一定形状和角度的零件的成形方法，是板料冲压中加工工序之一。冲压生产主要是利用冲压设备和模具实现对金属材料（板料）的加工过程。所以冲压加工具有如下特点：1）生产效率高、操作简单、内容实现机械化和自动化，特别适合于成批大量生产；2）冲压零件表面光滑、尺寸精度稳定，互换性好，成本低廉；3）在材料消耗不多的情况下，可以获得强度高、刚度大、而重量小的零件；4）可得到其他加工方法难以加工或无法加工的复杂形状零件。由于冲压加工具有节材、节能和生产效率高等突出特点，决定了冲压产品成本低廉，效益较好，因而冲压生产在制造行业中占重要地位。本论文主要对U型弯曲件冲压模具设计为主线，依据模具的基本组成部分，采取基础和设计技巧相结合，理论与实践相结合，图例与剖析相结合，模具设计与加工工艺相结合的方式，分析U型弯曲件的冲压工艺性，提出设计其模具的多种方案，通过比较分析设计出较合理的模具。同时，从模具的加工工艺的角度出发，分析并提供便于加工的模具结构形式，使模具设计和加工更加紧密的结合在一起。本论文在设计时广泛吸收了国内外各个领域成熟的经验和最新的参考资料，并在模具的成型零部件等关键部位采用了国内外的优质模具钢。为了顺应形势发展的需要，在技术上也有一定的创新，使用了计算机辅助设计来绘图，像UG、AUTOCAD等，达到优化设计的目的。毕业设计是按检阅资料、学习、消化、吸收、创新的思路进行的。本论文是关于介绍我在毕业设计中做的一副U型弯曲件落料模具的全部设计资料，文中包含了较详细的工艺分析、模具结构设计及冲压机床的选择。整个设计是在老师的辅导下以及和同学的相互探讨下完成，通过这次毕业设计的锻炼，我增加了专业知识，丰富了视野，提高了自主创新的能力。但是，我毕竟是初次接触模具如此具体的设计，再加上知识经验的局限现性，设计内容可能会有一些漏洞和错误，学生的所有不足之处，殷切希望各位尊敬的老师及所有的评委能给予指正和指导，谢谢各位老师。第一章工艺设计1.1 零件介绍本次毕业设计的产品见图1.1所示，材料为厚2mm的Q235钢板料,要求批量为中批量。该零件属于典型的冲裁件。图1.1U型弯曲件零件图1.2 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，其余未注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Q235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，和一次成型折弯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。1.3 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。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、落料、拉伸三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先落料后冲孔再折弯。采用单工序模生产。方案二：落料冲孔再折弯模具。采用复合模具和单工序模具协作生产。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。方案二是采用落料冲孔复合模具工作然后再折弯只有两幅模具就可以通过上述两种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案而为佳。第二章排样设计2.1毛坯排样设计在进行模具设计时，首先要设计条料排样图，条料排样图的设计是模具设计时的重要依据。模具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，然后拉伸，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。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，不拉伸，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100mm，搭边可以取a=2mm，a12.5mm。 2.条料的宽度条料采用无侧压，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 =121.8mm 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=42.5mm横向单排图2.1 排样图示意图毛坯排样图如图2.1所示，考虑取件的方便性，最后选择横向单排。 2.2 材料的利用率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。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。第三章工艺计算3.1 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。3.1.1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）；材料抗拉强度（MPa）。K系数,一般取K=1.3。已知零件材料是Q235,取=400Mpa，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：1）落料、冲裁力。材料Q235的抗拉强度可按 2）卸料力。查表得卸料力系数。3）冲孔、冲裁力。材料Q235的抗拉强度可按 4）推料力。查表得卸料力系数。5）总冲压力的确定。所以总冲压力=457KN。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：1）按比例画出冲压轮廓线，选定直角坐标x-y;2）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；3）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）。第四章模具总体概要设计4.1 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，因此落料模具和拉伸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，确定组成落料模具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，确定落料模具和拉伸模的基本结构框架。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。4.2 模具零件结构形式确定本模具是用落料模具完成的如图4.1(a)图。采用自行设计的模架机构导向，弹性卸料板卸料。 4.1(a)模具二维图导料销进行导向，定位板定位，推杆进行推出制件，并完成零件的、落料工序。模具主要有上模座、凸模垫板（上垫板）、凸制模固定板、卸料板、凸凹模固定板、凹模垫板（下垫板）、定位板、下模座、导柱、导套。落料模具凹模周界长260mm,宽180mm,模具总长380mm，总宽220mm。模具的闭合高度是225mm。凸模固定板用于安装所有凸模、凹模板用于落料。所有凸模采用铆接固定在卸料板上，装配后磨平。与凹模垫板采用螺钉紧固、销钉定位的方式固定。卸料板是一整块，采用四个螺钉固定。 4.2.1 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。4.2.2 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。4.2.3 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。所以采用后置导柱、导套和旋入式模柄配合，这样的后置导柱导向精度比较平稳，精度较高。第五章模具详细设计 5.1 工作零件5.1.1冲裁凸、凹模刃口尺寸计算一、冲裁凸、凹模刃口尺寸计算原则计算冲裁凸、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，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，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。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。二、冲裁刃口尺寸计算方法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=0.08-0.05=0.08mm，满足校核条件 1. 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基准件凸模尺寸，应按式：应用公式:增大的尺寸这类尺寸在凸模上相当于落料基准件凹模尺寸，应按式计算：无变化的尺寸这类尺寸可分为以下情况：当孔的尺寸为时 = 20= 4=当孔的尺寸为时 =当孔的尺寸为时 2（1）冲孔应以凸模为基准，然后配做凹模落料应以凹模为基准，然后配做凸模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。 5.1.2凸模高度设计凸模的长度应根据模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修磨量以及固定板与卸料板之间的安全距离等因素。本模具设计采用弹性卸料板，凸模的长度计算可按下式： L=式中凸模固定板的厚度mm；卸料板的厚度mm； t材料的厚度mm； h附加长度mm。包括凸模的修磨量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板之间的安全距离等。一般取h=15至20mm。本次级进模具设计的凸模长度设计是以第六工位拉伸凸模高度h为基准，其余的凸模长度以此为基准进行必要的加长或缩短。 52.1定位零件为了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、定位销和恻压装置等。定位装置应可靠并具有一定的强度，以保证工作精度、质量的稳定；定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方；定位装置应避开油污的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高定位零件的作用是使毛坯（条料或块料）送料时有准确的位置，保证冲出合格的制件。毛坯在模具中的定位有两个内容：一是送料方向上的定位，用来控制送料的进距，通常称为挡料，二是与送料方向上垂直方向的定位，通常称为送进导向。5.2.2 挡料零件导料销或导料板是对条料或带料的侧向进行导向，以免送偏的定位零件。导料销一般设置两个，并在位于条料的同侧，从右向左送料时，导料销装在后侧；从前向后送料时导料销装在左侧。导料销可以设置在凹模面上，也可以设置在弹性卸料板上；还可以设置在固定板或下模座平面上。固定式和活动式的导料销可选用标准结构，通常与挡料销的结构一样。导料销的导向定位多用与单工序模和模具中。5.3 出件零件5.3.1 卸料零件卸料装置有固定卸料装置和弹压卸料装置，弹性卸料装置有卸料板、弹性元件、（弹簧和橡胶）等零件组成。弹性卸料既起卸料作用又起压料作用，所以冲裁零件质量较好，平直度较高，因此，质量要求教高的冲裁或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。本模具采用了弹性卸料装置，零件的厚度为2mm，考虑卸料力的问题在前面算过了，厚度为30mm的橡胶，具体计算如下(1) 确定橡胶的自由高度，t为材料厚度所以(2)确定橡胶的横截面积A查表6-9得P=1.05，所以 (3)橡胶的安装高度在本副模具中，采用弹性卸料装置卸料，弹顶器推动推杆，推杆推动零件，然后进行卸料。如图5.1所示：5.3.2 顶件零件橡胶是模具中广泛使用的弹性元件，主要为弹性卸料、压料及出件装置等提供所要求的作用力和行程。1.卸料的选用属于标准件，冲压模具中。在此次毕业设计中选用。主要的选用依据如下：卸料螺钉个数n=4，5.4 导向零件采用滚动式导柱、导套：导柱1为：导柱D30150 材料为20钢导套1为：导套D4075 材料为20钢数量为2对5.5 其他零件1.模架选用的是：2.固定板规格是：260mm180mm20mm 材料选用45钢3.垫板规格是： 260mm180mm10mm 材料选用45钢，热处理之后硬度达到4550HRC4.采用旋入式模柄，如图5.2所示：图5.2 模柄结构旋入式模柄的优点是，通过螺纹与上模座连接，并加螺丝防止松动，这样模具拆装方便。旋入式模柄可以给与一定的调整余地，使得压力中心线重合，提高了模具生产精度，提高了模具的运动精度和使用寿命。在模具中的固定用零件主要有模固定板，垫板以及螺钉和销钉等。第六章设备选择6.1 设备吨位确定冲压设备选用是冲压工艺设计过程中的一项重要的内容。必须根据冲压工序的性质、冲压力、变形功、模具结构型式、模具的闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量、生产成本、产品质量等诸多因素，结合单位现有设备条件进行。6.1.1设备类型的选择设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状与精度等要求来进行。由参考文献5表18.4-19和表18.4-20，初步选择开式通用机械式压力机。6.1.1设备规格的选择设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力来进行。从模具设备上安装并能开始工作的顺序来考虑，其设备规格的主要参数有以下几个。1）行程压力机行程的大小，应该保证坯料的方便放进与零件的方便取出。例如，对于拉深工序所用的压力机行程，至少应保证：压力机的行程S2h（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-5mmHHmin+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。查参考文献3 表1-5(开式压力机技术参数)，初选择630KN的开式压力机J23-63，其技术参数如下:公称压力： 630KN公称力行程： 26mm滑块行程： 80mm行程次数： 100spm最大装模高度： 250mm装模高度调节量：40mm工作台尺寸：前后300mm、左右400mm6.2 设备校核6.2.1.压力行程该模具的开模高度大概有250mm，选择的压力机的滑块行程

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