冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。它是利用安装在压力机上的模具，在常温或加热的条件下对板材施加压力使其变形和分解，从而获得一定形状、尺寸的零件加工方法。采用普通的冲压的模具生产较率低，且费用较高，经估算占冲压件总成本的30%～40%，甚至更高一些。根据工件特点选择采用级进模冲压生产以提高生产效率、降低生产成本。本次设计采用级进模冲压生产。本文对采用级进模冲压生产弯角的分析，计算以及具体方案做了介绍。

关键词：弯角；级进模；冲压

Abstract

The stamping is one of the modern machinery manufacturing state-of-the-art and efficient processing methods. It is installed in the press mold, and applying pressure to deform and decomposition of the plate under the conditions of room temperature or heated to obtain a certain shape, the size of the parts processing method. The ordinary stamping mold production is relatively low, and the cost is higher, the estimate accounted for 30% to 40% of the total cost of stamping parts, and even higher. According to the work piece characteristics of progressive die stamping production in order to improve production efficiency, reduce production costs. The design uses a progressive die stamping production. Analysis of progressive die stamping corner, computing, and specific programs is introduced.

Key Words: Corners; Progressive die; Stamping

1 绪论.......................................................................................................................1

1.1全面推广CAD/CAM/CAE技术.............................................................................1

1.2高速铣削加工........................................................................................................1

1.3模具扫描及数字化系统..........................................................................................1

1.4电火花铣削加工.....................................................................................................2

1.5提高模具标准化程度..............................................................................................2

1.6优质材料及先进表面处理技术................................................................................2

1.7模具研磨抛光将自动化、智能化............................................................................2

1.8模具自动加工系统的发展.......................................................................................2

1.9级进模的优缺点.....................................................................................................2

2 设计初始资料.......................................................................................................4

2.1技术要求...............................................................................................................4

2.2工件生产批量........................................................................................................5

2.3原材料规格及毛坯情况..........................................................................................5

3 分析冲压零件（弯角）的工艺性.......................................................................6

3.1冲压件经济性分析.................................................................................................6

3.2冲压件工艺性分析.................................................................................................6

3.3冲模制造精度的选择..............................................................................................6

3.4其他方面...............................................................................................................7

4 确定工艺方案及模具形式...................................................................................8

4.1排样.....................................................................................................................8

4.2工序的确定...........................................................................................................8

4.3搭边类型的确定....................................................................................................8

4.4卸料板的选择........................................................................................................9

5 工艺计算.............................................................................................................10

5.1毛坯工艺计算......................................................................................................10

5.1.1排样及搭边值的计算........................................................................................10

5.1.2步距的计算.....................................................................................................10

5.1.3条料宽度的确定...............................................................................................11

5.1.4材料利用率的计算...........................................................................................11

5.1.5板料的裁剪.....................................................................................................12

5.2冲压力的计算......................................................................................................12

5.2.1冲裁力计算.....................................................................................................12

5.2.2卸料力、推件力和顶件力计算..........................................................................13

5.2.3计算总冲压力..................................................................................................14

5.3确定压力中心......................................................................................................14

5.3.1压力中心.........................................................................................................14

5.3.2压力中心的计算..............................................................................................15

5.4凸凹模工作部分尺寸计算.....................................................................................16

5.4.1尺寸计算原则..................................................................................................16

5.4.2冲裁间隙的选择..............................................................................................16

5.4.3凸凹模刃口尺寸..............................................................................................17

5.5确定各主要零件结构尺寸（凹凸模的设计）..........................................................20

5.5.1凹模的结构设计与标准化.................................................................................20

5.5.2凸模的结构设计与标准化.................................................................................22

5.6初选冲压设备......................................................................................................23

6 模具强度校核.....................................................................................................24

6.1模具失效形式......................................................................................................24

6.2对冲裁部分的模具零件进行校核计算....................................................................24

7 压力机的选用.....................................................................................................25

7.1压力机的校核......................................................................................................25

8 模具零部件设计.................................................................................................27

8.1模具标准件的选择...............................................................................................27

8.1.1模架的选用.....................................................................................................27

8.1.2导向装置的确定..............................................................................................27

8.1.3模柄的选择.....................................................................................................28

8.1.4冲压加工时定位部分的设计.............................................................................29

8.1.5卸料形式的确定..............................................................................................29

8.1.6导料装置的确定..............................................................................................29

8.2模具材料的选用...................................................................................................30

9 模具的装配.........................................................................................................31

10 技术经济性分析...............................................................................................32

10.1冲裁件的经济性分析..........................................................................................32

10.2模具的经济性分析..............................................................................................32

11 结论...................................................................................................................34

参考文献...............................................................................................................35

致谢.......................................................................................................................36

毕业设计（论文）知识产权声明.......................................................................37

毕业设计（论文）独创性声明...........................................................................38

附录.......................................................................................................................39

1 绪论

现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快，对模具的需求量加大。我国设计生产的冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到3～5um，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平。一般模具国内可以自行制造，但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模大型精密塑料模复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口，近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门发展的需要，模具工业面临着进一步技术结构调整和加速国产化的繁重任务。目前我国模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。

模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：

1.1全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

1.2 高速铣削加工

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

1.3模具扫描及数字化系统

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格

式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电10等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。

1.4电火花铣削加工

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。

1.5提高模具标准化程度

我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。

1.6优质材料及先进表面处理技术

选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。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应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

1.7模具研磨抛光将自动化、智能化

模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

1.8模具自动加工系统的发展

这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

弯角是机器中的常用零件，现在已大批量生产。方法是分两道工序完成，一个冲孔，一个落料。设计一个安全，高效，高精度，低成本的模具具有很现实的意义。这里我要设计一个级进模来完成这个零件的生产。

参考文献

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凹模A1.gif

排样图A1.gif

上垫板A2.gif

上盖板A2.gif

上模座A2.gif

弯角A3.gif

下模座A2.gif

装配图A0.gif

内容简介：: 现代快速经济制造模具技术伴随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别。 1快速原型制造技术快速原型制造技术简称RPM，是80年代后期发展起来的一种新型制造技术。美国、日本、英国、以色列、德国、中国都推出了自己的商业化产品，并逐渐形成了新型产业。RPM是电脑、激光、光学扫描、先进的新型材料、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助加工(CAM)、数控(CNC)综合应用的高新技术。在成型概念上以平面离散、堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大柔性为总体目标。它摒弃了传统的机械加工方法，对制造业的变革是一个重大的突破，利用RPM技术可以直接或间接地快速制模，该技术已被汽车、航空、家电、船舶、医疗、模具等行业广泛应用。 2表面成型制模技术表面成型制模技术，主要是利用喷涂、电铸、化学腐蚀等新的工艺方法形成型腔表面及精细花纹的一种工艺技术，实际应用中包括以下几种类型。电弧喷涂成型制模技术电弧喷涂成型技术的原理是：利用2根通电的金属丝之间产生电弧的热量将金属丝熔化，依靠高压气体将其充分雾化，并给予一定的动能，高速喷射在样模表面，层层镶嵌，形成一金属壳体，即型腔的内表面，再用充填基体材料(一般为金属粉粒与树脂的复合材料)加以支撑加固，提高其强度和刚性，连同金属模架组合成模具。这种制模技术工艺简单、成本低，制造周期非常短，型腔表面的成型仅需几个小时，节省能源和金属材料，一般型腔表面仅2-3mm厚，仿真性极强，花纹精度可达到0.5m。目前该技术被广泛地用于飞机、汽车的内饰件模具、家电、家俱、制鞋、美术工艺品等表面形状复杂及花纹精细的各种聚氨酯制品的吹塑、吸塑、PVC注射、PU发泡及各类注射成型模具中。电铸成型技术电铸成型技术的原理同电镀一样，是依样模(现成制品或按制品图纸制成的母模)为基准(阴极)，置放在电铸液中(阳极)，使电铸液中的金属离子还原后一层一层地沉积在样模上，形成金属壳体，将其剥离后，与样模接触的表面即为模具的型腔内表面。该技术主要特点是节省材料、模具制造周期短，电铸层硬度可达40HRC，提高了耐磨性和寿命，粗糙度、尺寸精度与样模完全一致，适用于注射、吸塑、吹塑、搪塑、胶木模、玻璃模、压铸模等模具型腔及电火花成型电极的制造。型腔表面精细花纹成型的蚀刻技术蚀刻技术是光学、化学、机加工综合应用的一种技术，它的基本原理是先把花纹图案制成胶片，再把胶片上的花纹图案复制在已涂上光敏材料的模具型腔表面上，经过化学处理，模具型腔表面形成不被蚀刻部分的保护层，再根据模具材质，选择相应蚀刻工艺，将花纹图案蚀刻在模具内表面上。该技术的主要特点是时间短、费用低，修补破损花纹图案可做到天衣无缝。3浇铸成型制模技术浇铸成型制模技术的共同特点是依样件为基准，浇铸出凸、凹模，型腔表面不需要机械加工。4挤压成型技术利用铍铜合金的良好的导热性和稳定性，经固熔时效处理后，采用冷挤压制造模具凹模型腔。其特点是制造周期短，型腔精度高(IT7级)，表面粗糙度Ra=0.025m,强度高，寿命可达50万次，无环境污染。该技术是利用金属材料在细化晶粒、一定成型温度、低变形速率条件下，材料具有最佳超塑性时，将事先制作好的凸模，用较小的力便可挤压出凹模的一种快速经济制模技术。超塑成型材料的典型代表是Zn-22%AL。 5无模多点成形技术无模多点快速成形技术是以CAD/CAM/CAT技术为主要手段，利用计算机控制高度可调基本体群形成上下成形面，代替传统模具对板料进行三维曲面成形的又一现代先进制造技术。此项技术可以随意改变变形路径与受力状态，提高材料的成形极限，可反复成形，以此消除材料内部的残余应力，实现无回弹成形。 6凯维朗(KEVRON)钢带冲裁落料制模技术新型钢带冲裁落料制模技术是一种不同于一般具有凸、凹模结构的钢带模，它是由单刃钢带与特制垫板组成的新型快速经济制模技术。这种模具重量轻，一般只有200kg，加工精度为0.35-0.50mm，可适合各种黑色和有色金属的0.5-0.65mm厚的板料加工。寿命可达到5-25万次，制造成本低。 7模具毛坯的快速制造技术实型铸造由于大量的模具是属于单件或小批量生产，模具毛坯的制造质量和周期及成本对最终的模具质量和周期及成本的影响是至关重要的。现代模具毛坯已广泛地采用子实型铸造技术，所谓实型铸造就是利用泡沫塑料(聚苯乙烯PS或聚甲基丙烯酸酯PMMA)制作代替传统的木模或金属模，造型后不需取出模型，便可以浇铸，泡沫塑料模型的高温液体金属作用下，迅速燃烧气化而消失，金属液取代原来泡沫塑料模型所占有的位置，冷凝后形成铸件。 8其它方面技术为了简化模具的结构设计，降低模具成本，缩短模具制造周期，在国内外也先后出现了一些其它方面新技术的应用，如快换模架、冲压单元、刃口堆焊、镶块铸造、氮气弹簧等。氮气弹簧在模具上的应用氮气弹簧是一种新型弹性功能部件，用它代替弹簧、橡胶、聚氨酯或者气垫，它能够准确地提供压边力，在较小空间便可产生较大初始弹压力，不需预紧，在模具整个工作过程中弹压力基本恒定。弹压力大小及受力点位置可随时、准确、方便地调整，简化模具拉伸、压边、卸料等结构，简化模具设计，缩短制模周期，调试模具方便，缩短更换模具时间，提高生产效率。快速换模技术由于产品品种的增多，使模具在生产中更换变得十分频繁，于是如何缩短冲压设备的停机时间，提高生产效率，快速换模技术受到了人们的关注。目前发达工业国家的一些大公司换模速度达到了惊人的程度，是否具有快速换模技术已成为企业技术进步的一项标志。总的趋势就是减少模具在设备上安装、固定、调整的时间，这既要在设备结构设计上予以考虑，又要在模具的结构设计、标准化方面予以考虑，将机上的作业尽可能地放在机下做。冲压单元组合技术冲压单元组合技术是将常规的冲模分解为一个个简单的单元冲模，根据工序件的要求，排列组合，在同一次冲程内完成多种冲压工序的新型工艺装备，工作时冲压单元不与冲床滑块联接，只需滑块打击即可完成冲压工作。单独使用时它就是1副完整模具。它可以用来加工板料或型材的冲孔、落料、切角、切槽、切断及浅拉伸等。具有组装快捷、使用方便、通用性强、经济性好等特点，特别适合多品种、中小批量生产。可加工塑料在模具制造中的应用可加工塑料在发达的工业国家应用较普遍，特别是在汽车、飞机等制造业中，主要代替木材或金属制作汽车车身主模型、靠模、检具和铸造模型等。可加工塑料的主要特点是兼备木材和金属的优良加工性能，制作工艺简捷(可采用模塑、浇注、拼粘、雕塑等方法)、尺寸稳定性好、不变形、耐潮湿、耐腐蚀、易修复、易改型、重量轻、制作周期短、成本低。快速经济制模技术种类很多，其所具有的特点、应用范围各不相同，本文仅能概括地做一些简单介绍，每种技术在具体应用和实施过程中尚有许多具体的工艺过程、工艺参数及其技术特性。模具是基础工业之一，在全球化市场经济和各种高新技术的迅猛发展形势下，快速经济模具赋予了新的使命和全新的内涵，分类不断增加，快速经济制模材料向着多品种系列化迈进，工艺不断有新的创新和突破，与之配套设备相继问世，服务领域在不断地拓宽，创造的经济效益越来越显著。随着商品经济的发展，激烈的市场竞争，产品更新换代的加速，对快速经济制模技术在缩短周期、降低成本，提高精度和延长寿命方面的要求势必会越来越高。由于它能使企业赢得市场，创造显著的经济效益，越来越受到企业家的青睐和有关领导部门的极大关注与政策资金的支持。各种快速经济制模技术在推广应用过程中也会不断完善成熟和发展，由于高新技术的发展，各种技术的复合与渗透，为适应生产中的不同需求，今后必定会形成一些新型、节约能源、节约材料的快速制模技术。4本科毕业设计(论文)题目：弯角的级进模冲压模具设计系别：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05月弯角的级进模冲压模具设计摘要冲压加工是现代机械制造业中先进高效的加工方法之一。它是利用安装在压力机上的模具，在常温或加热的条件下对板材施加压力使其变形和分解，从而获得一定形状、尺寸的零件加工方法。采用普通的冲压的模具生产较率低，且费用较高，经估算占冲压件总成本的30%40%，甚至更高一些。根据工件特点选择采用级进模冲压生产以提高生产效率、降低生产成本。本次设计采用级进模冲压生产。本文对采用级进模冲压生产弯角的分析，计算以及具体方案做了介绍。关键词：弯角；级进模；冲压IAbstract The stamping is one of the modern machinery manufacturing state-of-the-art and efficient processing methods. It is installed in the press mold, and applying pressure to deform and decomposition of the plate under the conditions of room temperature or heated to obtain a certain shape, the size of the parts processing method. The ordinary stamping mold production is relatively low, and the cost is higher, the estimate accounted for 30% to 40% of the total cost of stamping parts, and even higher. According to the work piece characteristics of progressive die stamping production in order to improve production efficiency, reduce production costs. The design uses a progressive die stamping production. Analysis of progressive die stamping corner, computing, and specific programs is introduced.Key Words: Corners; Progressive die; Stamping目录1 绪论.11.1全面推广CAD/CAM/CAE技术.11.2高速铣削加工.11.3模具扫描及数字化系统.11.4电火花铣削加工.21.5提高模具标准化程度.21.6优质材料及先进表面处理技术.21.7模具研磨抛光将自动化、智能化.21.8模具自动加工系统的发展.21.9级进模的优缺点.22 设计初始资料.4 2.1技术要求.4 2.2工件生产批量.5 2.3原材料规格及毛坯情况.53 分析冲压零件（弯角）的工艺性.6 3.1冲压件经济性分析.63.2冲压件工艺性分析.63.3冲模制造精度的选择.63.4其他方面.74 确定工艺方案及模具形式.8 4.1排样.8 4.2工序的确定.8 4.3搭边类型的确定.8 4.4卸料板的选择.95 工艺计算.10 5.1毛坯工艺计算.10 5.1.1排样及搭边值的计算.10 5.1.2步距的计算.10 5.1.3条料宽度的确定.11 5.1.4材料利用率的计算.11 5.1.5板料的裁剪.12 5.2冲压力的计算.12 5.2.1冲裁力计算.12 5.2.2卸料力、推件力和顶件力计算.13 5.2.3计算总冲压力.14 5.3确定压力中心.14 5.3.1压力中心.14 5.3.2压力中心的计算.15 5.4凸凹模工作部分尺寸计算.16 5.4.1尺寸计算原则.16 5.4.2冲裁间隙的选择.16 5.4.3凸凹模刃口尺寸.17 5.5确定各主要零件结构尺寸（凹凸模的设计）.20 5.5.1凹模的结构设计与标准化.20 5.5.2凸模的结构设计与标准化.22 5.6初选冲压设备.236 模具强度校核.24 6.1模具失效形式.24 6.2对冲裁部分的模具零件进行校核计算.247 压力机的选用.25 7.1压力机的校核.258 模具零部件设计.27 8.1模具标准件的选择.27 8.1.1模架的选用.27 8.1.2导向装置的确定.27 8.1.3模柄的选择.28 8.1.4冲压加工时定位部分的设计.29 8.1.5卸料形式的确定.29 8.1.6导料装置的确定.29 8.2模具材料的选用.309 模具的装配.3110 技术经济性分析.32 10.1冲裁件的经济性分析.32 10.2模具的经济性分析.3211 结论.34参考文献.35致谢.36毕业设计（论文）知识产权声明.37毕业设计（论文）独创性声明.38附录.39III1 绪论1 绪论现代工业的发展要求各行各业产品更新换代快，对模具的需求量加大。我国设计生产的冲压模大多为简单模、单工序模和符合模等，精冲模，精密多工位级进模还为数不多，模具平均寿命不足100万次，模具最高寿命达到1亿次以上，精度达到35um，有50个以上的级进工位，与国际上最高模具寿命6亿次，平均模具寿命5000万次相比，处于80年代中期国际先进水平。一般模具国内可以自行制造，但很多大型复杂、精密和长寿命的多工位级进模大型精密塑料模复杂压铸模和汽车覆盖件模等仍需依靠进口，近年来模具进口量已超过国内生产的商品模具的总销售量。为了推进社会主义现代化建设，适应国民经济各部门发展的需要，模具工业面临着进一步技术结构调整和加速国产化的繁重任务。目前我国模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。产品水平低主要表现在精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：1.1全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 1.2 高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。1.3模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格1毕业设计（论文）式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电0等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。 1.4电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。1.5提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。1.6优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。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应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。 1.7模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。1.8模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。弯角是机器中的常用零件，现在已大批量生产。方法是分两道工序完成，一个冲孔，一个落料。设计一个安全，高效，高精度，低成本的模具具有很现实的意义。这里我要设计一个级进模来完成这个零件的生产。1.9级进模的优缺点：在一副级进模内，可以包括冲裁，弯曲，成型，拉伸等多道工序，故用一台冲床可完成从板料到成品的各种冲压过程，从而免去了用单工序模的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。有些复杂的小型零件，若不采用级进模几乎是不能生产的。级进模的设计和制造都比较费事，与其他模具相比，好像是成本高，但如果用许多单工序模代替一副级进模，其许多单工序模的总造价比一副级进模要高得多，因此在条件允许的情况下采用级进模往往是减低模具成本的较好措施。采用级进模可以用一台冲床取代数台甚至几十台冲床的工作。对提高生产效率，降低产品成本十分有利。另外，级进模自动化程度高，操作者可在冲床危险区以外操作，具有操作安全的显著特点。对于工序复杂的工作应首先考虑采用级进模。采用级进模也受到一些限制。首先是工件的大小，太大的工件，工位数较多，模具自然也就比较大，这时要考虑模具与冲床工作台面的匹配性。其二是级进模要采用条料，对某些形状复杂的工件产生的废料较多，在选用级进模的时候要注意材料利用率。一般级进模的材料利用率偏低。其三是级进模由于连续地进行各种冲压，必然会引起条料载体和工序件的变形，一般来说级进模生产的工件精度偏低。12 设计初始资料2 设计初始资料2.1 技术要求注有技术要求的产品零件图如下：图2.1 零件成型图4毕业设计（论文）图2.2 展开图2.2工件生产批量此零件的生产批量为大批量生产。为提高生产效率，在这个生产中是利用级进模冲压加工，生产出弯角。2.3原材料规格及毛坯情况在本次设计中，冲压零件使用的材料为08F钢板 t=2mm 53 分析冲压零件（弯角）的工艺性3分析冲压零件（弯角）的工艺性由产品零件简图中可以得到以下信息：在弯角这个零件中，没有不规则的曲线及棱角，且在各曲线相接之处均有圆角过渡，没有一处为尖角，所以从这一点来看，弯角这个零件可以用冲压工艺生产。而且，这些圆滑过渡还有利于模具制造及提高模具的使用寿命。分析冲压零件的工艺性主要包括以下两个方面：即经济和技术两方面。3.1冲压件经济性分析分析冲压零件的工艺性主要包括以下两个方面：即经济和技术两方面。由于该工件为大批量生产，故可采用冲模冲压加工生产，采用普通的冲压的模具生产较率低，且费用较高，经估算占冲压件总成本的30%40%，甚至更高一些。因此，在选择生产方法时，根据工件特点选择采用级进模冲压生产以提高生产效率、降低生产成本。另外，在设计时尽量简化加工工序、采用简单的冲模结构也可降低模具的生产成本，以取得更大的经济效益。3.2冲压件的工艺性分析由工件图可看出，该工件图上除孔3.2外尺寸未标注尺寸偏差，属未注公差尺寸，可按IT14级确定工件尺寸的公差。经查公差表，各尺寸公差值确定如下表：表3.1工件的尺寸精度 mm尺寸值188.2875.52公差值0.520.360.360.360.30.25冲裁件为08F钢板，是高级优质碳素结构钢，具有良好的可冲压性能；工件的形状较为简单。由2.1的零件图可看出：内、外型均有尖锐清角。为了提高模具的使用寿命，将外部尖锐清角改为R1的工艺圆角。3.3 冲模制造精度的选择冲模的制造精度根据冲压件的精度及厚度确定，数据见表下表0毕业设计（论文）表3.2 冲模精度冲模制造精度板料厚度（mm）1.52.03.04.05.06.08.0IT6-IT7IT8IT8IT9IT10IT10IT7-IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14由于此工件没有标注公差，按国家标准非配合尺寸的公差数值规定，冲模的公差等级可选比工件精度高23级，因此冲模按IT12精度设计制造。3.4其他方面冲压件的工艺分析除了考虑其形状，尺寸，精度，尺寸标注及生产批量等主要方面外，还应分析冲压件的厚度，板料性能以及冲压基本工序中常见问题对冲压工艺性的影响。74 确定工艺方案及模具形式4 确定工艺方案及模具形式4.1排样排样是冲裁件在条料上的布置方法。合理的排样可以提高材料的利用率，从而降低生产成本。因此，合理的排样是冲裁模设计的重要内容。排样主要依据工件的外形特征，主要分为直排、斜排、直对排、混合排、多行排等形式。考虑到压力机的使用以及模具的设计成本，本次设计的工件采用直排可使生产成本最少。4.2 工序的确定在级进模设计中，应根据产品零件的技术要求和形状特点选择合适的冲压工序，确定各工位所完成的工序，这一工作成为工序排样。根据零件图的特点初步确定工序性质、工序数目、工序顺序。由于此工件采用级进模具加工，考虑到模具的制造难易成度以及材料的利用率，加工步骤暂定如下：（1）冲圆孔（2）落料4.3 搭边类型的确定在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。搭边分为三种：有搭边、少搭边和无搭边。搭边的作用是补偿送料误差，以保证冲出合格工件；保持条料刚度利利于送料避免废料丝进入模具间隙导致模具损坏。搭边值要合理确定，从节省材料出发搭边值越小越好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。搭边值的大小与下列因素有关：（1）材料的力学性能硬材料的搭边值可小一些，软材料、脆材料的搭边值要大一些。（2）零件的形状与尺寸零件尺寸大或有尖角和突出等复杂开头时，搭边值应大一些。（3）材料厚度厚度大的材料搭边值取大一些。（4）送料及挡料方式手工送料时，有侧压板导向的搭边值可以小些。排样图如下：0毕业设计（论文）图4.1 工序图4.4 卸料板的选择卸料板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。卸料板有固定卸料板（又称钢性卸料板）和弹性卸料板两种。固定卸料板用于厚料或硬材，特点是卸料力大，使用安全，但送料操作受约束；弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面主提高，借助弹簧、橡胶或气垫等弹性装置卸料，常兼作压边、压料装置或凸模导向。因此本次设计选择使用刚性卸料装置。95 工艺计算5 工艺计算5.1 毛坯工艺计算5.1.1 排样及搭边值的计算在条料上冲裁时，工件之间以及工件和条料侧边之间的余料称为搭边。搭边的作用是：补偿送料误差，以保证冲出合格产品；保持条料刚度利于送料，避免废料丝进入模具间隙损坏模具。搭边值要合理确定，从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。综合考虑工件质量及成本，根据零件形状尺寸，材料厚度，材料的力学性能以及送料及挡料方式，我们来选择合理的搭边值。表5.1工件的搭边值卸料板形式条料厚度t/mm搭边值/mm料宽50料宽50刚性卸料板2.02.03.00.51.01.02.02.03.02.03.2弹性卸料板0.51.03.2此次设计采用的是刚性卸料装置，根据表5.1确定工件的侧搭边值为2mm。5.1.2 步距的计算步距是指冲压过程中压力机每冲压一次条料向前送进的距离，其值为排样沿送进方向两相邻毛坯之间的最小距离值步距可定义为：S=L+b (5.1)1毕业设计（论文）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；b沿送进方向的搭边值本设计沿条料送进方向，毛坯外形轮廓的最大宽度值L=18mm, 沿送进方向的搭边值b=2mm所以步距S=L+b =18+2 =20mm5.1.3 条料宽度的确定条料宽度指根据排样结果确定的毛坯所需条料宽度方向的最小尺寸。通过计算展开长度宽度为15.18mm，理论上条料宽度可按下式计算： (5.2)式中 B条料宽度的基本尺寸；D工件在宽度方向的尺寸；a侧搭边最小值。条料宽度偏差（查表得本设计=0.5）由于模具加工误差，条料的裁剪误差及送料时的误差。实际的条料宽度应有一定的裕度，具体尺寸可根据不同的送料侧定位方式计算。本设计条料宽度可用下式计算： =mm5.1.4 材料利用率的计算材料利用率定义为：=A/BS100% (5.3)式中材料利用率A产品毛坯外形所包容的面积B条料宽度S冲裁步距=A/BS100%=(187+8.188)/2019.18100%=191.6/383.6100%=50.0%越大，废料多占面积越小。因此，一般将作为衡量毛坯排样方案友优劣的指标。材料利用率的计算有时也可以整个条料为基础计算。即在冲压生产中，材料利用率为50.01%。5.1.5 板料的裁剪板料尺寸为210001300（单位：mm）。每个工件实际占用尺寸为22015（单位：mm）。若横裁，每张板料可冲裁1000/151300/20=8665=5590个工件若竖裁，每张板料可冲裁1300/151000/20=8650=4300个工件。因此将板料横裁（即条料尺寸为2mm62mm1300mm），原料的利用率较高。5.2 冲压力的计算冲压力计算包括冲裁力，卸料力，推件力，顶出力的计算。本设计由于冲模采用刚性卸料装置和自然漏料方式，故总冲压力为推件力，落料时的冲裁力和冲孔时的冲裁力的和。冲裁力是凸模和凹模相对运动使工件与板料分离所需要的力，它与材料厚度，工件周边长度，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。计算冲裁力的目的是为了合理的选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传递和承受所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。5.2.1 冲裁力计算影响冲裁力的因素很多，主要的有材料力学性能，厚度，冲裁件周边长度，模具间隙大小以及刃口锋利程度等。一般平刃口模具冲裁时，其冲裁力可按下式计算，即 = (5.4) 式中 A剪切断面面积，;t材料厚度，mm;L冲裁周长，mm;材料的抗剪强度，MPa。也可以按下式计算，即 =Lt (5.5)式中系数，取决于材料的屈强比，一般取0.60.9。L冲裁内外周边的总长，mm; t材料厚度，mm;材料的抗拉强度,MPa。本设计中冲裁力P包括落料时的冲裁力和冲孔时的冲裁力 P=+ (5.6)计算冲裁力=Lt 查表得=300MPa=1.32(58-16)+2(30-16)+162300/100=126(kN)=1.343.52300/1000=34(kN)注：考虑到冲裁厚度不一致，模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料性能的变化等因素，实际冲裁力还需要增加30%。如用平刃口模具冲裁时，实际冲裁力应为=1.3P= 1.3Lt。5.2.2 卸料力，推件力和顶件力计算由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在冲裁后带孔部分的材料会紧箍在凸模上，而冲落的材料会紧卡在凹模洞口中。从凸模上卸下板料的力称为卸料力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料顺着冲裁方向推出的力称为推件力；把落入凹模洞口中的冲压件或废料逆着冲裁方向顶出来的力称为顶件力。a卸料力卸料力的大小与凸模和凹模之间的间隙，工件的形状，材料的种类及材料上所图的润滑剂的质量等因素有关。b. 间隙若凸模和凹模具有合理的间隙，则卸料力可按下列公式计算，即 =P (5.7)式中 P冲裁力，N；脱料力，N；推出系数力，查表5.2可得3) 推件力推件力可按下列公式计算，即 =nP (5.8) 式中 P冲裁力，N；推件力，N；n同时卡在凹模中的工件（或废料）数目，n=h/t,h为凹模腔口高度，mm，t为材料厚度，mm；推出系数，查表5.2可得4) 顶件力顶件力可按下列公式计算，即 =P (5.9)式中冲裁力，N；顶件力，N；顶出系数。查表5.2可得表5.2 卸料力，推件力和顶件力系数料厚/mm钢0.10.0650.070.050.0450.0550.0630.040.050.0550.030.040.0450.056.50.020.030.0250.03铝，铝合金0.0250.080.030.07紫铜，黄铜0.020.060.030.09若工件的形状复杂，冲裁间隙又小时，系数应采用最大值。用大间隙冲裁时，系数应采用最小值。在冲多孔，搭边大和冲件轮廓复杂的情况下，K应取上限值。本设计由于冲模采用刚性卸料装置和自然漏料方式，故总冲压力为推件力，落料时的冲裁力和冲孔时的冲裁力的和。这里我们只计算推件力：计算推料力 =nP 取n=3，查表=0.55=30.055（126+34）=26.4（kN）5.2.3 计算总冲压力 =P+ (5.10)=+=+ =126+34+26.4 =186.4（kN）5.3 确定压力中心5.3.1 压力中心冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为冲压压力中心。冲裁模对工件施加的冲裁合力的中心称为冲裁压力中心，拉深模对工件施加的拉深力合力的中心称可称为拉深压力中心。要使冲压模具正常的工作，必须使压力中心与模柄的中心线相重合，从而使压力中心与所选冲压设备滑块的中心相重合。否则在冲压时将产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸，凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向结构产生不均匀磨损。冲压形状对称的冲压件，如圆形，正多边形，矩形时，压力中心位于其对称中心线的交点，即几何中心上。冲压形状不对称的冲压件和多工位连续冲压的压力中心位于其形状的重心，例如冲裁弧形件时，压力中心即为该弧形的重心。对复杂形状的冲裁，多凸模的冲孔及多工位连续冲压确定压力中心更为重要。确定重心的方法可参阅相应的静力学书籍。5.3.2 压力中心的计算在冲压弯角的过程中，设计选用了两个凸模，这两个凸模都属于非复杂凸模，他们的压力中心都在几何中心上。容易找到重心，即求得压力中心。根据图分析。工件图形对称，故落料时的压力中心在上；冲孔时的压力中心在上，折弯时P折压力中心在O3上设冲模压力中心离点的距离为X（因冲压形状以连线上），根据力矩平衡原理得X=（21-X）由此算得X=5mm图5.2 压力中心5.4 凸，凹模工作部分尺寸计算5.4.1 尺寸计算原则实践证明，落料件尺寸和冲孔时的尺寸都是以光亮带尺寸为准的，而落料件上光亮带的尺寸等于凹模的刃口尺寸。因此，计算刃口尺寸时，应该落料和冲孔两种情况分别处理，其原则如下：a设计落料因落料件尺寸等于凹模口尺寸，故应先确定凹模尺寸，间隙取在凸模上。考虑冲裁中模具的磨损，凹模口尺寸越磨越大，因此凹模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的最小值，以保证刃口磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。凸，凹模之间的间隙应取最小合理间隙，以保证凸模磨损到一定程度时，间隙仍然在合理间隙内。b设计冲孔因孔的尺寸等于凸模刃口尺寸，故先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上，考虑到冲裁模的磨损，凸模刃口尺寸越磨越小，因此，凸模刃口的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸，以保证凸模磨损到一定程度时，仍可使用；凸，凹模之间的间隙值应取最小合理间隙值。c凸、凹模的制造公差应考虑工件的基本要求。如果对刃口精度要求过高，势必使磨具制造困难，成本增加，生产周期延长；如果对刃口精度要求过低，则生产出的零件可能不合格。5.4.2 冲裁间隙的选择冲裁间隙指凸，凹模刃口间缝隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量，模具寿命和力能的消耗。应根据实际情况和需要合理的选用，冲裁间隙有双面间隙和单面间隙之分，未注单面的即为双面间隙。考虑到模具制造的偏差及模具使用过程中的磨损，生产中通常选择某一适当的范围作为合理的冲裁间隙，其最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。冲裁间隙的选用依据：冲裁间隙的大小主要与材料性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越大。由于生产中对冲裁件质量和尺寸精度的要求不同，因此，冲裁间隙值的确定应在保证冲裁件尺寸精度和满足剪切面质量要求的前提下，考虑模具寿命，模具结构，冲裁见尺寸和形状，生产条件等因素综合分析后确定。对下列情况应酌情增减冲裁间隙值。（1）在同样条件下，冲孔间隙比落料间隙大些。（2）冲小孔（一般为孔径d小于料厚t时），凸模容易折断，间隙应取大些，但这时要采取有效措施防止废料回升。（3）硬质合金冲裁模由于热膨胀系数小，其间隙值可比钢模大30%。（4）复合模的凸、凹模壁单薄时，为防止胀裂，应放大冲孔凹模间隙。（5）冲裁硅钢片时随着含硅量增加，间隙相应取大些。冲裁热轧硅钢片应比冷轧硅钢片的间隙大；对需攻丝的孔，间隙应取小些。（6）采取弹性压料装置时，间隙应该取大些。（7）高速冲孔时，模具容易发热，间隙应增大。如行程次数超过200次/min时，间隙应增大10%左右。（8）电火花穿孔加工凹模型孔时，其间隙应比磨削加工取小（0.5%2%）t。（9）加热冲裁时，间隙应减小。（10）凹模为斜壁刃口时，应比直壁刃口间隙小。落料时凹模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由减小凸模尺寸获得；冲孔时，凸模尺寸为工件要求尺寸，间隙值由增大凹模尺寸获得。凸、凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大，故新模具的初始间隙应取最小合理间隙。采用弹顶装置向上出件时，其间隙可比下落出件大50%左右。表5.3 金属材料冲裁间隙值 /mm 材料抗剪强度/MPa初始间隙（单边间隙）类类类低碳钢08F,10F,10,20,Q235A210400(0.030.07)t(0.070.10)t(0.100.125)t高碳钢T8A,T10A,65Mn590930(0.080.12)t(0.120.15)t(0.150.18)t5.4.3 凸，凹模刃口尺寸a刃口尺寸确定的原则（1）凸、凹模刃口尺寸和公差的确定，直接影响冲裁生产的技术经济效果，是冲裁模设计的重要环节，必须根据冲裁的变形规律，冲裁模的磨损规律和经济的合理性综合考虑，遵循以下原则：（2）设计落料模时，应以凹模尺寸为基准，间隙取在凸模上，靠减少其尺寸获得；设计冲孔模时，应以凸模尺寸为基准，间隙取在凹模上，靠增大其尺寸获得。（3）根据冲模的磨损规律，凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大，因此，设计落料模时，凹模的刃口尺寸应等于或接近工件的下极限尺寸；凸模的磨损使冲孔件的孔径尺寸减小，因此，设计冲孔模时，凸模的刀口尺寸应等于或接近工件的上极限尺寸。（4）冲裁模在使用中，磨损间隙值将不断增大，因此，设计时无论是落料模还是冲孔模，新模具都必须选取最小合理间隙，使模具具有较长的寿命。根据工件尺寸公差的要求，确定模具刃口尺寸的公差等级，见表5.4：b. 刃口尺寸确定的方法模具刃口尺寸计算方法分为两种。一种是凸模和凹模分开加工，一种是凸模和凹模配合加工。这里我们选用凸模和凹模配合加工。这种方法有利于获得最小合理间隙，放宽对模具加工设备的精度要求，对于冲制复杂形状零件的冲模，单件或小批量生产的冲模时，多数工厂采用配合加工法加工凸模和凹模。表5.4 冲裁件尺寸公差模具刃口尺寸的公差料厚t/mm1.52345681012IT67IT78IT9IT8IT8IT9IT9IT10IT10IT10IT12IT10IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14IT14表5.5 采用配合加工法时凹、凸模的尺寸和公差工件性质工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸落料按凹模尺寸配制，保证单面间隙为/2/2=C=(C+1/2)=(C-1/2)C=C冲孔=按凸模尺寸配制，保证单面间隙为/2/2=C=(C+1/2)+=(C-1/2)C=C注：，冲孔凸模刃口的三类尺寸，mm；，落料凹模刃口三类尺寸，mm;A，B，C冲压件的三类基本尺寸，mm；冲压件公差，mm；冲压件的中心线偏差，对称偏差值=1/2，mm；，凸模和凹模的制造公差，mm；当标注形式为+，-（或+，-）时，=/4；当标注形式为：（或）时，=/8=/4；x磨损系数，当冲压件尺寸公差等级为IT10级以上时，取x=1；IT1112级时，取x=0.75；IT14级以下时，取x=0.5。本设计冲模刃口尺寸及公差的计算：表5.6 冲模刃口尺寸尺寸精度查公差表均为IT14级，见表中工件尺寸；查设计手册磨损系数x=0.5, =0.36, =0.25寸冲裁性质寸工件尺寸寸计算公式寸凹模尺寸注法寸凸模尺寸注法落料凹模计算=注：=0.25凸模尺寸按凹模刃口实际尺寸配制，保证双边间隙0.250.36mmR8R冲孔凹凹凸模计算=注：=0.25凹凹模尺寸按凸模刃口实际尺寸配制，保证双边间隙0.250.36mm凹中心距尺寸 =180.44/8 =180.055=100.44/8 =100.055注：在计算模具中心距尺寸时，制造偏差值取工件公差的1/8。在冲模刃口尺寸计算时需要注意：在计算工件外形落料时，应以凹模为基准，凸模尺寸按相应的凹模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm。为保证R8与尺寸为16的轮廓线相切，R8的凹模尺寸，取16的凹模尺寸的一半，公差也取一半。在计算冲孔模刃口尺寸时，应以凸模为基准，凹模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm.。在计算落料模刃口尺寸时，应以凹模为基准，凸模尺寸按凸模实际尺寸配制，保证双面间隙为0.250.36mm.。5.5 确定各主要零件结构尺寸（凹、凸模的设计）凸模和凹模的结构形式以及尺寸大小，一般应满足下列条件：（1）能防止或限制纵向和横向的移位。纵向移位一窜动，不利于冲裁，成型，可能导致凸模或凹模脱落，不能承受卸料（或开模）力。横向移位，不能导致凸模或凹模正确的相对位置。（2）能防止凸模和凹模的转动，特别是非圆形的凸模和凹模。否则，凸模和凹模的相对位置会放生变化，导致模具甚至冲压设备发生损坏事故。（3）凸模和凹模具有足够的强度和硬度，以免损坏而无法实现冲压加工。（4）便于制造和降低模具成本。5.5.1 凹模的结构设计与标准化a. 凹模洞孔形式凹模洞孔形式有三种：圆柱形孔口，锥形孔口，具有过渡圆柱形孔口。这里我们选用圆柱形孔口。这种结构工作刃口的强度较高，刃磨后工作的部分的尺寸不变。主要用于冲制料较厚，形状较复杂的制件。柱部高度h及锥部的推荐取值范围。图5.3 凹模洞孔形式t0.5 mm h =35mmt=0.55mm h=510mmt=510mm h=1015mm孔口下方的锥部是为了漏料的方便。其斜角a可取35。b. 凹模结构凹模常用的基本结构外形有矩形，圆形板类结构及柱形结构。设计按JB/T 7643.11994，JB/T 7643.41994，JB/T 8057.41995选用，其中以板类凹模应用最普遍。凹模的固定方法是用螺钉，销钉直接固定在底座上。c. 凹模外形尺寸的确定以矩形凹模为例，凹模外形尺寸：凹模厚度H： H=kb(H15mm) (5.11)式中 k系数，查表5.7 b垂直于送料方向度量的凹模洞孔间最大距离。表5.7 凹模厚度系数kb/mm材料厚度 t/mm11336500.300.400.350.500.45060501000.200.300.220.350.300.4510020002002凹模长度： L=b+2c (5.12)式中 b平行于送料方向度量的凹模洞孔间最大距离；c凹模孔壁至边缘的距离，查表5.8：凹模宽度B=步距+工件宽+2c根据计算的凹模尺寸，查国际JB/T 7643.11944，选取凹模标准尺寸。本设计凹模外形尺寸的计算：凹模厚度H的确定（按经验公式）H=kb(H15mm)查表5.8确定凹模厚度，H=25mm凹模长度的确定（查表4-8）：t=2mm,冲件b=18mm，c=15mmL=240mm 凹模宽度B的确定凹模宽度B=步距+工件宽+2c 取：B=150依据设计尺寸，按冲模标准确定凹模外形尺寸为：24012525。表5.8 凹模厚度H和壁厚c冲件尺寸a材料厚度t0.80.81051.533558812cHCHcHcHcHcH505075262030223425402847305535751001001503222362540284832553565401501751752003825422846325236604075452004428483052356040684585505.5.2 凸模的结构设计与标准化a. 凸模结构常见凸模有以下集中形式：（1）台肩式凸模。这种凸模结构主要用于横断面简单的，如圆形，方形等，装配修磨方便，具有较好的固定性和工作稳定性。故在模具结构中经常采用。（2）直通式凸模。即凸模沿轴线方向横断面尺寸相同。这种凸模结构对于冲制非圆形制件时非常实用。主要是可用数控线切割机床加工或成形磨削。本设计采用直通式凸模b. 凸模的固定方式主要是台肩固定式，铆接式固定两大类。此外还有螺钉吊装，横销固定等形式。本设计采用铆接式固定。c. 凸模长度=+Y (5.13) 凸模固定板长度，mm;卸料板长度，mm;导料板长度，mm;Y附加长度，包括凸模的的入模深度（不同工件性质其值不同），考虑模具寿命的总刃磨量，固定板和卸料间的安全距离等，mm；L凸模总体长度，mm。=240mm5.6 初选冲压设备选用冲压的公称压力，应大于计算出的总压力=186.4kN，最大闭合高度大于冲模闭合高度+5mm；工作台台面尺寸应能够满足模具的安装尺寸要求。按上述要求，结合工厂实际，初选JB23-25开式双柱可倾压力机。其压力为250kN。136 模具强度校核6 模具强度校核6.1 模具失效形式模具的失效是指模具失去了正常的工作能力，其生产出的产品已经成为废品。模具的基本失效形式是断裂及开裂，磨损，疲劳和冷热疲劳，变形腐蚀。模具在工作过程中可能同时出现多种损坏形式，各种损伤之间又互相渗透，互相促进，各自发展。而当某种损坏的发展导致模具失去正常工作能力时，则模具失效。模具加工制造工艺，特别是锻造工艺，对模具的失效影响就更大，合理的锻造工艺使大块炭化物质粉碎，使之细小均匀分布，但若锻造工艺不合理，则达不到打碎晶粒，改善方向性，提高钢的致密等目的，甚至引发锻造缺陷。6.2 对冲裁部分的模具零件进行校核计算：在一般情况下，凸模强度是足够的，无需校核。但对于特别细长的凸模或板料厚度较大的情况，应对凸模进行压应力和弯曲应力的校核。检查其危险断面尺寸和自由长度是否满足强度要求。本设计没有弯曲模，所以只需要进行压应力校核。压应力校核：圆形凸模按式6.1进行校核，非圆形凸模按式6.2进行校核。 (6.1) (6.2)式中凸模最小直径()凸模最小截面面积()t料厚()材料的抗剪强度(MPa)P冲裁力(N)凸模材料的许用压力(MPa)对于T10A工具钢，取（1.01.6）MPa本设计中对于3.5mm凸模： =2.625mm，合格对于最小截面积1366.577落料凸模： =156.25，合格247 压力机的选用7 压力机的选用冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品质量，模具寿命，生产效率，产品成本等密切相关。目前应用比较多的有曲柄压力机，摩擦压力机和液压机。曲柄压力机包括开式曲柄压力机和闭式曲柄压力机两种。冲压设备的选用原则：冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质，产品批量大小，冲压件的几何形状，尺寸及精度要求等因素来确定的。冲压生产中常用的冲压设备种类很多，选用冲压设备时主要考虑下面因素：冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序；是否符合安全生产和环保的要求；冲压设备的压力和功率是否满足应完成工序的需求；冲压设备的装模高度，工作台面尺寸，行程台面尺寸，行程是否适合应完成工序所用的模具；冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。7.1 压力机的校核本设计中选用了开式双柱可倾压力机。型号是 J23-25。满足以下要求：（1）压力机公称压力必须大于冲压工艺力即： (7.1)可知=+ =126+34+26.4 =186.4（kN）取=250（kN），所以。（2）压力机闭合高度必须符合模具闭合高度要求设工作模具的闭合高度为h，压力机最大闭合高度为，最小闭合高度为，则要满足下式：5h10 (7.2)模具闭合高度=+2=35+40+25+56+82=162mm，冲床最大闭合高度为270mm，冲床最大装模高度为220mm，最小装模高度165mm，安装模具时，需要在工作台面上配备垫块，垫块实际尺寸可配制。垫块高度为38mm。满足上式即可。25毕业设计（论文）（3）模具最大安装尺寸为294130，冲床工作台台面尺寸为560370。能满足模具的正确安装。（4）滑块行程在模具冲压以后，工件被冲压成型，最后要将工件取出，因为开模后上下模之间的距离大于工件高度的22.5倍。压力机的滑块最大行程为=80mm，而工件最大高度：H=2mm22.5=5mm80mm故满足（5）其他主要参数行程次数/次： 100滑块行程/mm： 50工作台孔尺寸前后/mm： 370直径/mm： 560立柱间距离/mm： 200模柄孔尺寸（直径深度）/mm：工作台板厚度/mm： 50倾斜角（）： 30268 模具零部件设计8 模具零部件设计8.1 模具标准件的选择8.1.1 模架的选用模架包括上模座，下模座，导柱和导套。冲压模具的全部零件都安装在模架上。为了缩短模具制造周期，降低成本，我国已制定出模架标准，并有商品模架出售。根据模架导向用的导柱和导套见的配合性质分为滑动导向模架和滚动导向模架两大类。每类模架中，由于导柱安装位置和数量不同，又各具有多种模架类型，分为后侧导柱式，中间导柱式，对角导柱式和四角导柱式。选择模架结构时要根据工件的受力变形特点，坯件定位，出位方式，材料送进方向，导柱受力状态，操作是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸时要根据凹模的轮廓尺寸考虑，一般在长度上及宽度上都应比凹模大3040mm。模板厚度一般等于凹模厚度的11.5倍。选择模架时还要注意到模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系，模座的宽度应比压力机工作台孔的孔径每边约大4050mm。冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度等。通常中，小型冲磨长采用后侧式。对角式或对称式的导柱型模架。四角导柱式模架主要用于精度要求高的冲压件和大型冲压件。本设计根据选用J23-25开式双柱可倾压力机，其最大闭合高度270mm。选中间导柱模架（GB/T 2851.5-1990），凹模周界L=160mm，B=125mm，闭合高度H=160190mm，级精度的中间导柱模架。标记为：模架 160125190225 GB/T 2851.5-1990。8.1.2 导向装置的确定导向装置可以提高模具精度，寿命以及工件的质量，而且还能够节省调试模具的时间。大批量生产的冲压模具中广泛采用了导向装置。导向装置分为滑动式导向装置，滚动式导向装置和导块式导向装置。导向装置的注意事项：导柱与导套应在凸模工作前或压料板接触到工件前充分闭合，且此时应保证导柱上端距上模座上平面留有1015mm的间隙；导柱，导套与上，下模板装配后，应保证导柱与小模座的下平面，导套上端与上模座的上平面均留23mm的间隙；对于形状对称的工件，为避免合模安装时引起的方向错误，两侧导柱直径或位置应有27毕业设计（论文）所不同；当冲模有较大的侧向压力时，模座上应装设止推垫，避免导套，导柱承受侧向力；导套应开排气孔以排除空气。本设计我们选用滑动式导柱导套结构。由于模架已经确定，所以导柱的直径就已经确定，再根据模具需要的闭合高度H应大于零件加工最大高度的2.2.5倍，即可以确定导柱长度。其直径d=32mm，长度为215mm。标记为：导柱 GB/T 2861.1 C32215。图8.1 导柱导柱确定后，导套的直径也就确定了，导套外径为D=45mm，导套长度为100mm。图8.2 导套8.1.3 模柄的选择.在压力机确定以后，就可以得到其中一个重要参数，模柄孔只为50mm。这样就确定了模柄尺寸。由于冲压过程的需要，其基本参数为：模柄凸圆直径为50mm，模柄高度为100mm。标记为：JB/T 7641.11994 A40100.图8.3 模柄8.1.4 冲压加工时定位部分的设计定位装置：为限定被冲材料的进给步距和正确地将工件安装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。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，碎屑的干扰并且不与运动机构干涉。本设计中在条料进入导料时，在进行第一次冲压前，设有初始挡料削，用于定位，保证条料有正确的送料距。另外在凸模上安装导正销，在落料工位进行导正，其以尖圆头一端先进入零件在第一工位冲孔时预先冲出的定位孔中，以辅正送料中的误差，起到精确定位的作用，然后再进行落料冲压，提高产品精度。8.1.5 卸料形式的确定卸料板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。卸料板有固定卸料板（又称钢性卸料板）和弹性卸料板两种。固定卸料板用于厚料或硬材，特点是卸料力大，使用安全，但送料操作受约束；弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用，多用于冲制薄料，使工件的平面提高，借助弹簧、橡胶或气垫等弹性装置卸料，常兼作压边、压料装置或凸模导向。因此本次设计选择使用刚性卸料装置。8.1.6 导料装置的确定采用自动送料装置，为防止增大摩擦力，使条料不能送进，所以不采用侧压装置。8.2 模具材料的选用凸模 T10A 热处理：5660HRC凹模 Cr12MoV 热处理：6064HRC卸料板 45 淬火硬度：3539HRC模柄 Q235 淬火硬度：4348HRC导柱 20 渗碳淬硬：5862HRC导套 20 渗碳淬硬：5862HRC垫板 45 热处理：4348HRC挡料销 45 淬火硬度：5254HRC定位销 45 淬火硬度：5254HRC螺钉 45 头部淬火硬度：4348HRC上模板 HT200下模板 HT200凸模固定板 45 淬火硬度：3935HRC承料板 T8 热处理：4652HRC 导料板 T8 热处理：4652HRC 29 模具的装配9 模具的装配9.1 模具的装配过程模具装配没有严格的工艺规程，装配工艺工程由模具钳工掌握。但模具装配都有一定的装配顺序。例如：级进模先装配下模，再以下模为准装配上模；复合模是先装凸、凹模。然后装凹模和凸模，最后总装；导料模则以卸料板为基准件进行装配；无导料柱，导套的模具，可以先装配下模，也可以先装配上模等。冷冲模装配的主要技术要求是保证凸凹模的均匀配合间隙。为了理解方便，用下图所示的装配系统图表示该模具的装配工艺过程。图中，以写有名称和件号的矩形框表示一个零件，左端第一个零件是装配基准件，从基准件出发，向右画一横线表示装配的顺序，横线上方画的是直接进入装配的零件，横线下方画的是组件或部件，横线的右端表示装配完成的模具。以下图为线索，对单排冲孔落料连续模装配过程叙述如下。图9.1 模具的装配过程图 3110 技术经济性分析10 技术经济性分析10.1 冲裁件的经济性分析对同一零件可拟出几种不同的工艺规程方案。对于工艺方案进行经济分析，就是要通过生产成本的比较，选择出同样能满足生产条件和加工质量要求但却是最经济的方案。生产成本是制造一个零件或一台产品时所必须消耗的一切费用的总和。其中与工艺过程有关的费用即工艺成本占70%75%，所以方案的经济性分析主要是分析工艺成本。在进行工艺方案的经济性分析时，还必须全面考虑劳动条件、劳动生产率、生产技术的先进性等方面的问题。工艺成本由可变费用和不可变费用两部分组成。可变费用是指与年产量有关并与之成比例的费用，用符号V表示。不便费用是指与年产量大小无直接关系的费用，用符号S表示。对生产规模较大的主要零件工艺过程的技术经济分析，应通过工艺成本和投资指标的估算予以评定。零件的工艺成本并不是实际生产成本，它仅是生产成本中与工艺过程有关的生产费用，与工艺过程武官的如行政总务人员的工资、厂房折旧和维持费用等在工艺方案的经济评比中不予考虑。若零件的年产量为N，则全年工艺成本E可用下式表示： E=VN+S (10.1)同样，单件工艺成本为： =V+S/N (10.2)板料尺寸为210001300（单位：mm）。每个工件实际占用尺寸为22015（单位：mm）。若横裁，每张板料可冲裁1000/151300/20=8665=5590个工件若竖裁，每张板料可冲裁1300/151000/20=8650=4300个工件因此将板料竖裁（即条料尺寸为2mm62mm1300mm），原料的利用率较高。在设计中，冲裁件结构简单，但内，外形有尖锐清角。为了提高模具寿命，我们将所有90的尖锐清角改为R1的工艺圆角。这样可以提高模具寿命。10.2 模具的经济性分析选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，如硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如YG15、YG20）；对小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（T10A）；热锻模则要选用具有良好的韧性、32毕业设计（论文）强度、耐模性和抗冷热疲劳性能的材料（如5CrM-nMo）；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3Cr2W8V）；

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