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多孔
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桂林
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多孔定位片冲压工艺分析及其模具设计（桂林）,多孔,定位,冲压,工艺,分析,及其,模具设计,桂林
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桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 编号： 毕业设计说明书题 目： 多孔定位片冲压工艺分析 及其模具设计 学 院： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 黄修兰 学 号： 1200110408 指导教师： 杨晓清 职 称： 讲 师 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2016年 6 月 3 日摘 要 本文通过分析多孔定位片零件的工艺性，确定了以级进模作为模具的整体形式。这样可以在一次冲裁过程中，同时完成冲孔、落料两道工序，生产率高。零件排样图的设计和模具刃口尺寸的计算都是按照模具设计手册来设计与计算。卸料装置采用的是弹性元件，这样可以减少对模具的冲击性，弹性卸料装置还可以对料板具有一定的压边性。出料方式采用的下出料的方式，简单方便。定位装置采用的是导料板和侧刃定位，这样定位精度比较高，简单方便。导向装置采用的是滑动式导柱、导套，加工方便，装备容易，布置方式采用的是对角布置，这样受力较均衡，两个方向都可以送料，操作比较方便。同时，本次设计的模具属于中小型级进模，所以采用了压入式模柄。整套模具都是严格按照冲压设计手册来设计与计算，这样精度容易得到保证，设计出来的模具整体尺寸小，成本低。设计出来的多孔定位片冲压模具可以满足题设要求。关键词：多孔定位片；级进模；弹性卸料；定位Abstractthrough the analysis of the process of the parts of the porous positioning piece, the integral form of the progressive die is determined. This can be in a punching process, while the completion of punching, blanking two processes, high productivity. The design and calculation of die edge part layoutdiagram size are in accordance with the mold design manual design and calculation. Unloading material device used is the elastic element, which can reduce the impact of mold and elastic unloading device can also on the plate with the pressure side of. The way of discharging the material is simple and convenient. The positioning device is used in the guiding plate and the side edge positioning, such high positioning accuracy, simple and convenient. The guide device adopts the sliding guide pillar and guide sleeve, the processing is convenient, the equipment is easy, the arrangement is adopted by the diagonal arrangement, so that the stress is balanced, the two directions can feed, and the operation is convenient. At the same time, the design of the mold belong to the small progressive die, so the use of a pressing die. Complete set of mould are in strict accordance with the stamping die design handbook to design and calculation, so that the precision is easy to guarantee the, mold design with small overall size, low cost. The porous positioning sheet stamping die can meet the requirements of the design.Keywords:porous positioning plate; progressive die; elastic unloading;orientation目 录1 绪论11.1 我国模具行业发展现状11.2 冲压行业存在的问题与突破21.3 冲压工艺及冲压工艺的种类32 冲裁件的工艺性分析32.1 零件介绍32.2 工件材料42.3 工件结构形状42.4 工件尺寸精度42.5 冲裁件的表面质量分析42.6 产品批量分析43 冲裁工艺方案和模具形式的确定43.1 冲压方案53.2 冲压方案对比53.3 模具形式的确定64 工艺尺寸的计算64.1 冲裁件的排样设计64.1.1排样方式的选择64.1.2计算条料宽度和导料板距离74.1.3材料利用率94.2 冲裁各工艺力的计算104.2.1冲裁力的计算104.2.2卸料力、推件力的计算114.2.3压力中心的确定124.2.4压力机的选择134.3 模具刃口尺寸的计算145 模具总体结构的设计175.1 模具类型的选择175.2 确定导向方式以及模架的选择175.3 定位方式的选择185.4 制件及废料卸料方式的选择185.5 出件方式以及废料排除方式186 主要零部件的设计186.1 工作零部件的结构设计186.1.1凸模的设计186.1.2凹模的设计216.2 模具其他部件的设计236.2.1垫板的设计236.2.2固定板的设计236.2.3卸料板的设计246.2.4导料板的设计及承料板的设计256.2.5模柄的设计266.2.6侧刃及侧刃挡块的设计276.2.6模架以及导柱导套的设计287 模具闭合高度的计算及压力机的选择297.1 模具闭合高度的计算307.2 冲压设备的选定308 模具总装备图的绘制及零件加工工艺的编制318.1 模具总装备图的绘制318.2 模具零件加工工艺的编制319 总结32谢辞34参考文献35附录36第 37 页 共 37 页桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 1 绪论1.1 国内模具行业发展现状模具是一个非常重要的基础工业。一个国家的工业产品要想在国际竞争中保持强有力的竞争力，模具工业的发展水平是重要的保证之一，同时也是一个国家制造业水平的重要衡量标志。在国内工业生产中，模具是使用很广泛的基础工艺装备，在国内工业的发展、高端技术方面以及国防的发展中也起到了极其重要的支撑作用。冲压技术有其独特的优点，主要有以下方面：生产效率方面比较高、产品一致性方面比较好、材料的利用率方面高、比较容易实现自动化以及机械化，在各个制造业领域中都得到广泛的应用。近年来，随着IT产品、家用电器以及汽车等产品的快速发展，大大的促进了冲压技术以及整个模具工业的发展。在国内模具生产总值中，据统计冲压模占40%以上，处在一个主导的地位。在世界工厂中，国内也是占着很重要的地位，加上产品的更新换代速度加快，模具产业的发展将是一个高速增长时期。目前国内的模具生产总量已经跃居到世界第三，但是在设计制造水平方面要比西方国家落后许多，主要有产品质量不高、标准化水平不高、缺乏相关人才、缺乏自主创新的能力等。据报道，约有65%欧美客户认为，中国模具虽然在价格方面比较低，但是在质量方面存在问题。国内模具生产商所生产的模具差别比较大，在工艺条件方面有很大的不同，这个差距比较大的。现在的模具行业已经进入数字化时代，可以依靠计算机来设计完成。国内不少厂商有在设备方面的原因，很多模具主要依靠手工完成，这样会严重的影响了产品的质量和制造精度。受价格方面的影响，国外所使用的模具材料其综合性能比较强，还有在耐磨性能以及耐腐蚀性能等方面都比国内所使用的材料要好很多。这样就会使国内模具的使用寿命大大的降低，在产品的外观质量方面也会受到很大的影响。国内的模具厂商在试模设备方面也是有限的，交货期又比较短，所以往往在质量方面会存在问题。由于国内目前的模具生产在设备方面有很大的不足，所以制造出来的模具质量不稳定，周期也比较长，这严重的制约了国内模具的发展。国外模具发展比较早，其标准化工作比我们早了几十年，在模具标准、生产与供应等方面已经形成完善的体系。而国内的模具标准化工作起步得比较晚，加上推广力度比较小，所以模具的标准化比较落后。在模具的设计中采用模具标准，可以使模具的质量得到提高，也可以降低生产成本以及缩短生产周期，所以模具标准化是非常重要的。在人才方面，据了解，目前国内模具设计与制造方面的人才短缺有100多万，特别是有扎实的理论又有实践经验方面的人才。一个行业的发展离不开人才，所以人才缺失会大大的制约国内模具行业的发展。在创新方面，创新能力对于一个国家一个行业而言是非常重要的，这决定着自己的产品在国际竞争中能否占有强有力竞争力。国内模具行业由于起步比较晚，模具方面的人才不足，在创新能力方面还远远落后于国外。 国内在模具行业方面的发展存在些不足，所以就要加快步伐，大力促进国内在模具行业的发展。国内技术含量比较低的模具市场得到的利润也比较小，而且也已经供过于求，而技术含量比较高的中高当模具还远远不满足经济发展的需要，复杂、精密的冲压模具有着很大的发展空间。近年来，世界各地模具行业结构的调整步伐在加快，所以国内应该要及时促进模具产品结构的调整。在设备方面，国内用于模具制造检测的设备相比于国外来说比较落后，因此，要鼓励企业增加设备，增加企业的创新能力。在人才方面的培养，国内也要大力投入，加大模具设计与制造方面人才的培养。 在国内的模具行业之中，模具的精度比较低，寿命也比较短，一般只有外国先进模具三分之一这样。同时，国内模具产品可靠性、稳定性以及生产周期都困扰整个模具行业水平的提高。为此，国内模具行业方面的专业人才也在不断的努力，努力争取提高国内模具的设计与制造的水平。1.2 冲压行业存在的问题与突破国内模具相对于国外来说确实比较落后，当前，国内模具行业的发展出现缓慢的状况，前进也比较困难，总结起来主要有一下问题：一是机械化以及自动化程度比较低，这会影响着模具的生产周期以及精度；二是生产的集中度比较低，这会导致各个企业的冲压件种类繁多，很难满足专业化进行分工生产，市场竞争力也比较弱；三是冲压板材的需求方面，自己不能满足，并且品种的规格方面也不配套；四是科研成果的转化上比较慢，先进工艺进行推广也是比较慢；五是大型模具和精密模具主要是依赖从外国进口，现阶段还是不能独立生产；六是行业内掌握数字化技术以及设计分析技术的人才不能满足冲压行业的发展需要。以上就是国内冲压行业所存在的问题，要想得到更快的发展，就必须要解决现阶段所遇到的问题，采取相应的措施，以促进国内模具行业的发展。其解决办法主要有以下几个方面：一是要加快技术的改造，满足模具设备的需要；二是走专业化的道路，通过专业化的道路，成为国际上具有竞争力的冲压零件供应商；三是所用的材料要与行业相协调发展；四是要走生产、学习、科研联合的发展道路；五是要提升本国模具行业的信息化以及标准化水平；六是要提高行业人员素质，要舍得花大力气，有层次、有计划地培养。这是一项具有艰难而长期的任务，也是一项迫在眉睫的任务。这项任务的完成需要大量的投入，目前国内也在为止而努力着，相信通过努力，国内的模具发展会有质的飞跃。1.3 冲压工艺及冲压工艺的种类冲压是一种加工金属材料的方法，利用模具以及冲压设备对金属材料施加压力，使金属材料发生塑性变形或者分离，从而就可以得到有着一定性能尺寸、形状的零件2。冲压工艺这种机械加工方法，有着在产品一致性方面好、材料利用率和生产效率方面高等独特的优点，所以被广泛运用于加工制造领域。根据冲压工艺的特点可分为四种类型，这四种类型分别是冲裁、弯曲、拉伸、成形。冲裁是指运用模具来使板料沿着一定轮廓形状发生分离的一种冲压工序；弯曲是指将板类材料沿着弯曲曲线弯曲成一定角度和形状的冲压工序。拉伸是指运用拉伸模具在压力机的作用力之下，将平板材料制为开口空心零件，或者以半成型空心件为材料通过进一步冲压而改变其尺寸和形状的加工方法；成形指的是运用各种性质不同局部变形来改变冲压件形状的一种冲压工序。2 冲裁件的工艺性分析2.1 零件介绍 零件名称：多孔定位片 材料：T10钢 材料厚度：2mm 批量：大批量生产 零件图如下：图2-1 零件图2.2 工件材料工件所用的材料为10号钢，10号钢是优质的碳素结构钢，具有良好的塑性与较好的冲压加工性能，主要应用于制作冲压件、紧固件，如垫圈、垫片等，可用作冷冲、冷轧、冷弯等工艺成型。由于工件材料具有着良好的冲压工艺性能，所以该工件适合于冲裁。2.3 工件结构形状工件的结构形状相对来说比较简单，该工件形状为圆形。工件里面有四个孔，孔与孔、孔与边缘间的最小间距都满足冲裁的加工要求，工件的厚度为2mm，也满足许用壁厚的要求。故根据该工件的结构形状，所以该工件适合于冲裁。2.4 工件尺寸精度根据图1-1中零件图上所标注的尺寸，工件要求一般，尺寸精度要求也一般。设计任务中零件尺寸精度要求为IT10-IT13级，所以本次设计冲孔采用的是IT12级，落料采用的是IT13级。根据工件尺寸精度分析，所以该工件适合于冲裁。2.5 冲裁件的表面质量分析冲裁件表面质量指的是表面的机械物理性能与表面的微观几何形状。表面质量的好坏对于零件的某些参数具有一定的影响，对于零件的使用性能方面也是有一定的影响。所以在设计模具的时候，在每个参数的选择方面都要选择一个合理值。本次设计的零件对于断面质量方面没有特别的要求，所以模具只要设计得合理，能够达到一定的设计精度即可，这样所设计零件的断面质量也就可以得到保证。2.6 产品批量分析生产的类型主要有以下三种形式：大量生产、成批生产、单件生产。其中成批生产按照其批量大小的不同，又可以再分为以下三种形式：大批量生产、中批量生产以及小批量生产。本次设计的零件要求的是大批量生产，其结构也比较简单，所以该工件适合于冲裁。3 冲裁工艺方案和模具形式的确定3.1 冲压方案该工艺主要包括冲孔和落料两个基本的工序，可以有如下三种工艺方案：方案一：先冲孔，然后落料，使用两道单工序模生产。方案二：冲孔-落料一次冲压行程中完成两道工序的级进模生产。方案三：采用落料、冲孔一次冲压行程中完成的复合模生产。3.2 冲压方案对比关于单工序冲裁模、级进模和复合模三种形式模具的比较如下表所示：表3-1 三种形式模具的比较比较项目模具种类单工序模级进模复合模工件精度IT1415级可达IT110IT13级可达IT8IT10级外形尺寸小大中生产效率低最高高复杂程度简单较复杂复杂模具制造工作量和成本低高（冲裁简单零件时比复合模低）高（冲裁复杂零件时比级进模低）工作条件不太好好较好模具加工易难难材料利用小大中设备能力高较高高生产批量中小批量大批量大批量 根据以上对比分析可得：方案一：在三个方案中，模具结构最简单，制造也最方便，但是就冲裁该工件而言需要两道工序，需要制作出两副单工序模，这样制造模具的成本就会很高，生产效率方面很低，更重要的是在完成第一道工序之后，进入第二道工序时需重复定位就必然会产生比较大的累计误差，所以制件的精度和质量就会很低，大批量生产中一般不采用。因此不选择此方案。方案二：该方案只需要一副模具，生产效率最高，操作也方便，精度也能满足要求，模具的制造工作量和成本在冲裁简单的零件时比复合模低，工作条件好。故采用此方案。方案三；该方案只需一副模具，在制件精度与生产效率方面较高，并且工件的最小壁厚大于凸凹模的许用最小壁厚，模具的强度也能满足要求。冲裁简单零件时，模具的制造工作量和成本比级进模高，生产效率也比级进模低，板料的定位精度比方案二低，模具轮廓尺寸相对较小。根据对以上三种冲裁方案的分析和比较，生产该工件采用方案二为佳。3.3 模具形式的确定由于该制件是大批量生产，根据以上冲裁方案的分析，故采用级进模、对角导柱导套式冲裁模进行加工，以便于人工操作。因为所要制的零件尺寸厚度一般，为了能够保证冲裁出制件的尺寸精度，所以采用弹性卸料版弹压下料和下出料的方式。根据综合考虑，采用有侧压装置、两个导料板的模具结构。4 工艺尺寸的计算4.1 冲裁件的排样设计4.1.1排样方式的选择排样指的是所要冲裁的零件在条料、带料或者板料上面的布置方法1。良好的排样可以以最低的材料以及最高的生产效率从而得到合格的零件。合理的排样可以降低材料消耗、降低生产成本、提高生产的效率，也能够保证冲压件的质量，另一方面可以延长模具寿命。本次设计中采用条料进行冲裁，其排样方法有以下三种：方案一 有废料排样：在工件的全部外形上进行冲裁，冲裁件的周边预留有适合的余边。这种方式缺点是材料的利用率比较低，其完全是由冲模来保证冲裁件的尺寸的，从而冲裁件的精度高，另一方面可以延长模具的使用寿命，方案二 少废料排样：沿着冲裁件的部分外形进行切断或者冲裁，只有在冲压件的局部上有余料。这种方式冲裁出来的零件质量比较差对模具寿命也有影响，主要受到定位、条料质量以及毛刺进入冲裁间隙的影响。其优点是冲裁结构比较简单，材料的利用率也比较高。方案三 无废料排样：冲裁件的周边没有任何余料，沿着直线或者曲线切断条件从而获得冲压件，材料的利用率接近100%（存在有毛刺废料）。冲裁件的在质量和模具寿命方面会更差一些，但是材料的利用率是最高的。另外，当送料步距是两倍的零件宽度之时，一次切断就可以获得两个冲压件，这样有利于大大提高材料的利用率。一个冲裁件，可以有几种排样的方式，排样的时候也必须选择一个比较合理的排样方式。在选择排样方式的时候必须考虑以下这几种因素：零件形状、零件质量以及精度要求、冲模结构、模具寿命、操作方式与安全、生产率等，根据综合考虑选择方案一有废料排样为佳，从模具结构以及制造成本方面考虑，有废料排样的排样形式选择直排为佳。4.1.2计算条料宽度和导料板距离（1）塔边值的确定排样冲裁件间和冲裁件与条料侧边间所留下的工艺废料叫塔边，有工件间塔边a1和侧塔边a数值1。塔边的作用有以下三个：第一塔边可以补偿误差；第二在冲裁过程中，塔边可以保持条料的刚度和强度；第三塔边起到避免冲裁的时候条料边缘的毛刺被拉进入冲裁间隙的作用，从而能提高模具寿命。根据零件的形状，查表4-1得工件间塔边a1=1.2，侧塔边a=1.5。表4-1 工件间塔边a1和侧塔边a的数值材料厚度t圆件及r2t的圆角矩形件边长50mm矩形件边长L50mm工件 沿边工件 沿边工件沿边0.25以下1.82.0 2.22.52.8 3.00.250.51.21.51.82.02.22.50.50.81.01.21.51.81.82.00.81.20.81.01.21.51.51.8（2）计算条料宽度和导料板距离在排样方式和塔边值都确定了之后，接下来就可以确定条料的宽度了，从而也可以确定导料板间的距离。确定条料宽度的原则主要有一下两个方面：第一最小条料宽度需要需要保证冲裁之时工件的周围拥有足够的塔边值；第二最大条料宽度可以在导板间送进去，并且与导板之间需要有一定的间隙。条料的宽度大小还和模具是否有采用侧压装置或者侧刃有关，本次设计采用侧刃定距。有侧刃定距时条料的宽度与导料板间的距离的计算如下：条料宽度： =(+2a+2 （4-1）导尺间距： A=B+C=+2a+2+2C （4-2） =+=+2a+2 （4-3）式中：为条料宽度方向所需的胚料最大宽度尺寸（mm）；A为侧塔边值（mm）；为胚料宽度的单向偏差（mm），查表4-2；为侧刃冲切的料边宽度，mm，查表4-4；C为冲切之前导料板与条料宽度之间的单边间隙，mm，查表4-3；为冲切之后的导料板与条料宽度之间的单边间隙，mm，查表4-4。所以： =（50+21.5+22=mmA=57+20.5=58mm=50+21.5+20.15=53.3mm表4-2条料宽度偏差条料宽度B材料厚度1122335500.40.50.70.9 501000.50.60.81.0 1001500.60.70.91.1 1502200.70.81.01.2 2202300.80.91.11.3表4-3 导料板与条料之间的最小间隙C材料厚度t无侧压装有侧压装置条料宽度B 条料宽度B100以下100200200300100以下 100以上0.50.50.51580.510.50.5158120.51158表4-4 及值条料厚度t(mm)条料宽度b(mm)金属材料非金属材料1.51.52.00.101.52.52.03.00.151.52.52.54.00.204.1.3材料利用率材料的利用率指的是所要冲裁零件的实际面积与冲裁的时候所选用板料的面积的百分比，它是作为衡量合理利用材料的重要经济指标11。一个步距之内的材料利用率指的是冲裁件的实际面积与所用矩形板料面积之比，即； (4-4) 式中：A是一个步距之内冲裁件的实际面积，；n为一个步距之内冲裁件的数目；S是送料的步距，mm；B是板料的宽度，mm。计算一个步距之内冲裁件的实际面积为：A=252-72-322-3(22234/360-18234/360)=1628.7mm2所以一个步距之内的材料利用率为:=55.8%排样图如下图4-1所示：图4-1 零件排样图4.2 冲裁各工艺力的计算4.2.1冲裁力的计算冲裁力指的是在冲裁的过程中模具中凸模对板料所施加的压力4。冲裁力会随着凸模行程的变化而变化，冲裁力的最大值就是我们通常所说冲裁力。在模具设计中，冲裁力是一个非常重要的指标，在冲裁时压力机的选择、模具设计及模具强度方面的校核作为重要依据。冲裁力的影响因素有很多方面，主要有以下这几个方面，材料的厚度会影响，材料越厚所需要的冲裁力越大，材料力学性能的影响，主要指的是材料抗剪强度的大小，冲裁件的周边长度越长，所需要的冲裁力越大，模具间隙和凸凹模刃口的锋利程度都会影响冲裁力，模具间隙合理以及凸凹模越锋利所需要的冲裁力越小。普通冲裁是一个剪切的过程，本次设计所使用的是普通平刃冲模，所以冲裁力可以按照如下公式进行计算： （4-5）式中：F表示冲裁力，N；L为冲裁时凹模刃口的周边长度，mm；t是冲裁零件的厚度，mm； 是选用零件材料的抗剪强度，Mpa；K是安全系数。冲裁周边长度L的计算：安全系数K是在实际生产中需要考虑的，一般安全系数K取1.3。通过查表4-5得材料的力学性能抗剪强度为260-340MPa,取中间值300MPa。表4-5 部分常用材料的力学性能材料名称牌号材料状态抗剪强度（MPa）抗拉强度（MPa）伸长率（%）屈服强度（MPa）优质碳素结构钢08F已退火220-310280-3903218008260-360330-4503220010260-340300-4402921020280-400360-5102525045440-560530-6851636060440-580540-7151338065Mn60075012400 所以冲裁力为：F=1.3500.22300=390156 N4.2.2卸料力、推件力的计算因为材料的弹性回复以及摩擦的存在，所以冲裁结束的时候，就会使得落料件或冲孔产生的废料梗塞在凹模内，然而带孔板料也会紧箍在凸模上面。为了能够让冲裁工作的继续进行，所以就必须把箍在凸模上面的板料卸下来，把卡在凹模里面的工件或者废料向下推出来或者向上顶出来。卸料力是指把紧箍在各个凸模上面的板料卸下来所需要的力；推件力是指沿着冲裁的方向把材料从凹模里面推出来所需要的力6。影响推件力和卸料力的因素有很多，主要有零件的形状以及尺寸、冲裁间隙、模具结构以及润滑情况、材料性能及厚度等方面。所以，不可能能够很准确的计算出这些力，在生产中可以根据一下经验公式来计算： =F （4-6） =nF （4-7）式中：、分别为卸料力、推件力，N；、分别为卸料力、推件力的系数，其值可见表4-6；n指的是在凹模洞口里面同时卡住零件或者废料的数目，n=h/t,h为凹模刃口直壁的厚度，mm，t为板料厚度，mm。本次设计中板料的厚度为t=2mm，查表4-6可知，=0.045（取中间值），=0.055，同时卡在凹模洞口里面零件的数目为n=h/t=7/2=3.5个。所以，相关卸料力、推件力的计算如下：=0.045390156=17557 N=3.50.055390156=75105 N所以冲压力工艺总力为：=F+=390156+17557+75105=482818 N表4-6 、系数表材料厚度/mm钢0.10.0650.0750.10.140.10.50.0450.0550.0650.080.52.50.040.050.0550.062.56.50.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝、铜合金0.0250.080.030.07紫铜、黄铜0.020.060.030.094.2.3压力中心的确定在冲裁的时候需要保证冲模以及压力机能够平稳地工作，所以必须确定好压力中心即冲压力合力的中心。让压力、模柄、冲模以及压力机滑块这四者的中心相重合，不然，冲模具的寿命以及裁件的质量等就会收到影响，甚至会损坏模具从而发生冲压事。所以，在设计模具的时候，应该要正确的计算出冲裁力的压力中心，而且要尽量让压力中心与模柄轴线中心相重合。确定压力中心有多种方法，我们可以选择一个方法来确定压力中心即可，主要有实验法、图解法、解析法，本次设计中采用的是解析法。首先要将冲压件的形状分成几个简单的直线段以及圆弧段，再分别计算出各个段的冲裁力即各分力，由各分力的和就可以算出合力。然后我们选择一个合理的位置作为直角坐标轴xOy，接下来我们需要算出x轴和y轴到各线段的压力中心到的距离。压力中心的计算公式如下： （4-8） （4-9）计算压力中心，画出凹模型图，如图4-2所示。在途中把坐标系xOy建立在直径为50的圆中心上面。压力中心的计算如下表4-7所示：图4-2 压力中心计算图基本要素长度L/mm基本要素压力中心的坐标值（mm)XYL1=15700L2=180.851.20L3=4451.20L4=102.451.20L5=1276.80 合计500.233.3（取33）0表4-7 压力中心的计算所以该模具压力中心C点的坐标为（33,0）。4.2.4压力机的选择 在选择压力机的时候，应考虑一下以下因素： 第一是必须要保证所需要的压力小余自己所要选择液压机的额定压力，而且要超出有一定的余量。这个余量可以根据经验，大概要取15%30%；第二是在压机机进行冲裁的时候，必须要安装有缓冲装置，这样可以避免由于瞬间产生的强烈冲击而破换设备；第三是压力机卸、载换向时需要有一定的时间，从而压力机的工作速度以及使用范围需要具有一定的限制； 第四是其他的技术参数也需要符合冲压工艺所要的相关要求；根据以上的计算结果，可以初步选择冲压设备为J23系列开式曲轴压力机J23-63。4.3 模具刃口尺寸的计算模具的工作部分是否合理主要是由凸、凹刃口尺寸里的尺寸精度以及精度这两方面所决定的。这会影响到冲裁件的尺寸精度，也会影响到冲裁件的合理间隙，对模具的加工成本以及使用寿命也有关系。所以，模具工作部分是模具设计过程中一项非常重要的工作。(1）冲裁凸、凹模刃口尺寸的计算依据一是合理的间隙值；为了保证模具磨损能够在一定的范围之内，依然能冲裁出合格的冲压件，在设计模具的时候，我们应该根据查表计算采用最小的合理间隙值；二是冲裁变形规律：在冲裁的时候，需要满足变形规律，落料件的大端尺寸、冲孔件的小端尺寸要分别与凹模的尺寸、凸模的尺寸相等；三是冲裁件的精度：设计模具的时候，模具精度一般要比冲裁件的尺寸精度高出24级；四是模具磨损规律：在进行冲裁的时候，废料或者冲裁件难免会与凸、凹模发生摩擦，这样就会导致凸模的轮廓尺寸越磨越小，凹模的轮廓尺寸就会越磨越大，这样的结果将会使凸、凹模间的间隙越磨越大；五是模具的加工方法：主要有两种方法即配合加工法和凸、凹模分别加工法。（2）凸、凹模刃口尺寸计算的原则主要有下三点。第一是在做冲孔模的设计时应该要以凸模作为基准件；第二是在做落料模的设计时应该要以凹模作为基准件；凸模和凹模的刃口制造公差（即模具制造公差）一般需要比冲裁件的精度高出24级。若在冲裁件中未标注公差值，则就按照国家标准“非配合尺寸的公差值”IT14精度等级来处理。（3）模具刃口尺寸计算1）冲孔凸模和凹模的刃口尺寸计算根据以上的凸凹模刃口尺寸计算的原则，在冲孔的时候就要以凸模作为设计基准。相关的计算公式如下： =（+ （5-10） =（+=（+ （5-11）2）落料凸模和凹模的刃口尺寸计算同理，在落料时候就要以凹模作为设计基准。相关的计算公式如下： =（ （5-12） =（=（ （5-13）3）中心距的计算孔心距是属于磨损后基本尺寸基本不变的。相关的计算公式如下： =（+0.5）0.125 （5-14） 式中：、分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸，mm；、分别为落料凸、凹模的刃口尺寸；是落料件的最大外形尺寸；为冲孔件的最小尺寸，mm；为冲裁件的公差；为最小合理间隙值，mm；、分别为凸、凹模的制造公差，mm；、L分别为凹模孔心距公称尺寸、冲裁件的孔心距，mm；为磨损量，磨损系数x可以按照以下关系进行选取： 零件精度为IT10以上的，取x=1； 零件精度为IT11IT13之间的，取x=0.75； 零件精度为IT14以下的，取x=0.5。 为了保证能够得到合理的间隙值，所以必须要满足以下的间隙公差条件： |+| （5-15）本次模具设计采用的是凸、凹模分别加工法制造的，根据查询冲压工艺与模具设计课本中的表3-4，可查得：=0.246 mm，=0.360 mm；孔的公差等级为12级，落料的公差等级为13级，所以x取0.75。相关侧刃尺寸的计算如下：根据基本尺寸，凸凹模的制造公差分别先按照IT6、IT7级查询标准公差表4-8得=0.011 mm，=0.018 mm，相关的计算如下：=（+=（14+0.750.18=（+=（14.135+0.246=校核|+|：有0.011+0.0180.360-0.246,即满足间隙公差条件。半径为圆弧：根据基本尺寸，凸凹模的制造公差分别先按照IT6、IT7级查询标准公差表4-8得=0.006mm，=0.010mm，相关的计算如下：=（+=（2+0.750.14=（+=（2.105+0.246=校核|+|：有0.006+0.0100.360-0.246,即满足间隙公差条件。落料：根据基本尺寸，凸凹模的制造公差分别先按照IT6、IT7级查询标准公差表4-8得=0.016 mm，=0.025mm，相关的计算如下：=（=（50-0.750.39=（=（49.708-0.246=校核|+|：有0.016+0.0250.360-0.246,即满足间隙公差条件。侧刃长度方向：根据基本尺寸，凸凹模的制造公差分别先按照IT6、IT7级查询标准公差表4-8得=0.019 mm，=0.030mm，相关计算公式如下：=（+=（51.2+0.750.30=mm=（+=（51.425+0.246=mm侧刃凸模及凹模孔需要按照实际尺寸配制，取单边间隙，所以=mm，=mm。校核|+|：有0.019+0.0300.360-0.246,即满足间隙公差条件。同理侧刃宽度方向，=0.011mm，=0.018mm，相关计算如下：=（+=（12+0.750.18=mm=（+=（12.135+0.246=mm同理=mm，=mm。校核|+|：有0.011+0.01832000.10.120.150.180.226.2 模具其他部件的设计6.2.1垫板的设计垫板的作用是用来承受和分散凸模传过来的压力，防止冲压力过大，导致模板变形，其外形尺寸与凹模一样，根据GB2858.381标准，垫板的外形尺寸为1601256mm，垫板的固定采用螺钉和销钉与上模座固定在一起，垫板的材料为T7，热处理硬度/4852。垫板零件图的设计如下图6-5所示。图6-5 垫板6.2.2固定板的设计固定板的作用是将凸模固定在上模座的正确位置，固定板的外形尺寸与于凹模一样，根据GB2858.281标准，固定板的外形尺寸为16012518mm，凸模与固定板的安装孔采用过度配合H7/m6，固定板的固定方式跟垫板一样，使用螺钉和销钉将固定板固定在上模座上，固定板的材料为Q235。固定板零件图的设计如下图6-6所示。图6-6 固定板6.2.3卸料板装置的设计卸料板的作用是将箍在凸模的冲裁件或者废料卸下来，以保证冲裁能够继续进行8。卸料板轮廓尺寸与落料凹模轮廓尺寸相同，根据GB2858.281标准，卸料板的外形尺寸为16012516mm，卸料版的材料采用Q235，卸料板孔与凸模之间的双边间隙取0.4mm，卸料板凸台与导料板之间的双边间隙取0.4mm。卸料板上设置有4个卸料螺钉，公称直径采用10mm,螺纹部分为M86mm,卸料螺钉尾部应该要留有足够的行程空间，以便在卸料的时候能保证正常运动。卸料螺钉拧紧后，应要使卸料板超出凸凹模端面1mm,有误差时则通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。根据卸料板的外形尺寸，卸料橡胶选用为16012515mm。卸料版和卸料螺钉零件图的设计分别如下图6-7、6-8所示。图6-7 卸料版图6-8 卸料螺钉6.2.4导料板的设计及承料板的设计导料板的作用是使条料沿着导料板送进，以保证送进方向。根据GB2865.581标准，导料板的外形尺寸为2001256mm，导料板的材料选择牌号为45，热处理硬度/4348。根据GB2865.681标准，承料板的外形尺寸为125402mm。导料板零件图和承料板零件图的设计分别如下图6-9、6-10所示。图6-9 导料板图6-10 承料板6.2.5模柄的设计模柄的作用是作为上模与压力机滑块连接的零件9。对于模柄的要求有：一是要求上模准确而且可靠的连接；二是与压力机滑块上的模柄孔要正确配合。本次设计选择的模柄结构是压入式模柄，用销钉防止转动，模柄与上模板安装孔的配合呈H7/m6过度配合，所用的材料为Q235，根据所选的压力机，查冲压工艺与模具设计表1-3得到模柄孔尺寸为50mm70mm，选择GB 2862.1-81标准的压入式模柄A5095。模柄零件图的设计如下图6-11所示。图6-11 模柄6.2.6侧刃及侧刃挡块的设计侧刃是用来限定送料的距离，具有定位精度高、定位可靠等特点2。本次设计采用的对称布置的两个矩形侧刃，制造和使用简单。侧刃凸模和凹模都是按照冲孔模来确定刃口尺寸。侧刃的长度跟凸模长度一致，将其制成斜肩采用铆固固定方式，材料选择Cr12，热处理硬度/HRC5862。根据送料步距以及侧刃尺寸的设计，设计出的侧刃如下图6-12所示。侧刃挡块是用来挡料的部分，磨损时便于更换，采用的材料是T8A，热处理硬度/HRC5660。根据侧刃挡块的设计，设计出的侧刃挡块如下图6-13所示。图6-12 侧刃图6-13 侧刃挡块6.2.6模架及导柱导套的设计该模具采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。以凹模轮廓尺寸为依据，选择模架及导柱导套如下所示，模具的闭合高度为140到170。导柱和导套为间隙配合，取H7/h6，导套外径与上模座的配合为过盈配合，取H7/r6；导柱与下模座的配合为过盈配合，取H7/r6。导柱和导套采用的材料为20钢，经过渗碳以及淬火，渗碳深度为1mm，硬度为HRC5862，上模座和下模座采用的材料是HT250。上模座零件图、下模座零件图的设计分别如下图6-14、6-15所示。根据GB/T 2855.1-1990标准，上模座选择16012535mm；根据GB/T 2855.2-1990标准，下模座选择16012540mm；根据GB/T 2861.1-1990标准，导柱选择25mm130mm，25mm130mm；根据GB/T 2861.6标准，导套选择25 mm85 mm33mm，25 mm85 mm33mm。各螺钉和销的选用如下所示：根据GB/T 70.1-2000标准，选用四个内六角圆柱头螺钉M10X45，材料为45钢；根据GB/T 70.1-2000标准，选用六个内六角圆柱头螺钉M10X50，材料为45钢；根据GB/T 70.1-2000标准，选用四个内六角圆柱头螺钉M10X20，材料为45钢；根据GB/T 119-2000标准，选用四个圆柱销10X45，材料为T10A；根据GB/T 119-2000标准，选用1个止转销6X20，材料为45钢；根据GB/T 119-2000标准，选用2个止转销6X9，材料为45钢。图6-14 上模座图6-15 下模座合理的开孔位置，有利于保证模具、固定等的强度。在设计模具的时候还需要保证合理的开孔位置。其具体参数如表6-2所示：表6-2 螺孔、销孔之间至刃口边的最小距离螺钉孔M4M6M8M10M12M16M20A淬 火不淬火86.510812101411161320162520B淬 火7121417192428C淬 火不淬火53螺钉孔46810121620D淬 火不淬火74961171281510161320167 模具闭合高度的计算及压力机的选择7.1 模具闭合高度的计算模具闭合高度的计算公式如下： =+t （7-1）所以该模具的闭合高度为：=35mm+6mm+18mm+15mm+16mm+18mm+40mm+2mm=150 mm模具的闭合高度h应该满足： -+10mmh-5mm （7-2）根据根据拟选压力机J2363，查冲压工艺与模具设计书中表1-3得到630KN的开式压力机的最大闭合高度为=460mm，压力机最小闭合高度为=220mm，工作台厚度=90，根据以上公式得：220-90+10150460-90-5即140150365，满足以上条件，可以使用。7.2 冲压设备的选定通过以上的计算与校核，选择开式曲轴压力机J2363能满足使用要求，其主要的参数如所示：公称压力：630KN；滑块行程：120mm；最大闭合高度：460mm；最小闭合高度：220mm；最大装模高度：370mm；工作台厚度：90mm；滑块中心到机身的距离：260mm；模柄孔尺寸（直径深度）：5070mm；倾斜角（不小于）：30度。8 模具总装备图的绘制及零件加工工艺的编制8.1 模具总装备图的绘制通过以上的分析与计算，可以得到附录所示总装备图。模具的上模部分主要是由模柄、上模座、垫板、凸模固定板、设计选用的橡胶、卸料板、卸料螺钉、侧刃、冲孔凸模以及落料凸模等组成；下模部分主要是由下模座、凹模、导料板以及承料板等组成。在合模时，通过冲孔凸模与落料凸模将废料与制件冲出，制件与废料从凹模漏料孔直接漏出。在开模时，由卸料版、卸料螺钉、橡胶组成的卸料装置，此时橡胶恢复弹性，推动卸料版往下运动，从而推出条料。条料送进时，利用侧刃和侧刃挡块来控制步距，利用两个导料板来定位条料的宽度方向位置。第一次冲裁时，手动将条料端面移动到侧刃挡块处，由挡块控制条料前进的方向，侧边定位由导料板定位，然后可以进行冲裁，冲裁时将进行冲孔以及由侧刃在条料两侧边切出一个步距尺寸缺口。操作时完成第一步后，手动把条料稍微抬起向前移动，再由挡块进行前方定位，由导料板进行侧边定位，然后可以进行冲裁，冲裁时将进行冲孔、落料以及由侧刃在条料两侧边切出一个步距尺寸缺口。重复以上动作就可以完成所需制件的冲裁。8.2 模具零件加工工艺的编制模具零件加工主要是在于工作零件的加工，即凸模、凹模，所以我们需要编制出合理的工作零件加工工艺。这在一定的程度上可以提高模具制造的效率，也可以在一定程度上提高产品的质量。机械加工工艺规程设计的步骤如下：一是阅读零件图，主要需要了解的是零件的工作条件、性能及用途；二是工艺审查，主要需要审查零件二维图上的尺寸、视图及技术要求；三是确定毛坯，主要是依据零件的作用、生产纲领以及零件的结构来确定的；四是拟定机械加工工艺路线，主要有选择加工的定位基准、确定机械加工的方法、合理的安排加工的顺序等；五是确定各工序的工艺装备，主要有机床、刀具、夹具以及量具等；六是确定技术要求以及检测的方法；七是确定加工余量以及计算出工序尺寸与公差；八是确定切削量；九是确定时间定额；十是填写工艺文件。Cr12MoV是模具行业中比较常用的材料。这种材料适合批量大的凸模、凹模。结合本次所设计模具的特点以及工艺特点，选择凸模、凹模的材料均为Cr12MoV。根据机械加工工艺的设计步骤，编制出凸、凹模的工艺卡片见附录所示。9 总结本次毕业设计根据多孔定位片零件的工艺性分析，确定了冲裁所用的模具为级进模。该模具中采用了以橡胶作为弹性卸料装置和垫板来减压，这样可以减少对模具的冲击以及可以起到减震的作用，也有利于模具的使用寿命。模具中的定位装置采用的是侧刃定位，这种定位方法具有定位可靠、操作方便、精度高、生产效率高等优点。整套模具根据实际情况采用螺钉固定和销钉俩导正。在模具的设计过程中，对于每个零件的选取都是严格按照模具设计手册来选择，在计算方面严格按照公式来计算有理有据。根据设计出的模具进行整体分析，所设计出的模具可以满足本次毕业设计要求。就本次毕业设计可以归纳总结为一下四点：(1)模具设计的基础做模具设计就要需要具备有模具设计的基础知识，所以模具设计的基础知识是设计模具的基础。在设计的时候，不紧需要具有模具设计的基础知识，还综合了以前学习过了各科的知识。在材料的选择上就需要有材料方面的相关知识，该怎么查找，选择哪种材料比较合适；在绘制二维图的时候就需要具备有机械制图的基础知识，对线性的粗细以及颜色如何设定；在模具中为了保证精度要求需要具备有公差方面的基础知识，每种零件制件的配合所选择的公差都是不同的，该怎么查找公差，怎么选择公差。有些课程是以前大一或者大二时候学习的了，时间也是比较长了，所以在设计的时候就要把前面所学的基础知识复习一遍，在设计的过程中又可以温故了一遍。因为这些基础知识都是做模具设计所必须要拥有的，一定要牢牢地掌握。(2)模具零件标准的选择现在很多模具设计的零件都进行了标准化。这样可以提高我们模具设计的效率 ，同时也可以让我们所设计的模具更加标准合理。当自己去查找手册查找标准时，由于需要参照的参数比较多，有些计算出来的数据跟标准难免会有点差距，这样就需要选择一个比较接近数据的值，有些时候自己不知道如何下手。通过请教知道老师，老师给我一一分析了一遍，终于让自己在标准的选择上面有了方向，让自己在接下来的设计中更加游刃有余。通过本次毕业设计，在标准见得选择过程中，让自己更加懂得根据实际考虑、根据综合考虑选择出比较符合的标准，让自己在选择标准方面的能力有了更进一步的提升。(3)模具设计相关数据计算在模具的设计过程中，需要进行许多相关的计算。在模架的选择过程中就需要计算凹模的厚度，然后凹模选择一个合理值，再进行模架标准的选择；在做排样图设计的时候，需要根据公式做出计算，这关系到排样图设计得是否合理；在做冲裁力的计算的时候，需要计算出各种冲压力，这关系到所选择的压力机是否合理；在做模具刃口尺寸的计算的时候，需要根据零件尺寸计算出凸、凹模的刃口尺寸，这关系到能否冲裁出符合要求的零件。所以说模具方面相关计算也是非常重要的，这关系到能否选择出更加合理的模具零件以及能否冲裁出符合要求的零件。通过本次毕业设计，让自己更加懂得如何查找相关参数以及是需要根据哪个公式来计算的。(4)绘制图纸软件与word在做模具设计绘制二维图纸是必须要的，绘制的时候主要是采用CAXA软件绘制的。因为这个软件是以前大一时候学习的了，加上版本也有了更新，刚开始的时候会不熟练。通过网上查找相关学习资料以及以前学习时候的资料，一边画一边学，终于让自己的绘图能力有了进一步的提升。在编写说明书的时候就会使用到word这个软件，通过本次毕业设计，让我对毕业设计论文排版格式有了更多的理解，让自己能更加熟练的对word文字的编辑。谢 辞本次毕业设计在自己的努力以及杨晓清老师的指导下，顺利地完成了所规定的任务。杨晓清老师知识面广，也有着深厚的专业功底。杨老师在教学上面有着严谨的态度，对待学生方面认真负责，工作上面精益求精。由于自己比较少接触到模具设计，对模具设计方面的相关知识也不足，所以在本次模具设计中难免会遇到许多问题。在答疑的时候，问到的问题不管难易，老师都会细心认真地指导着我，有时老师跟我讲解问题时，自
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