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止动件冲压模具设计及工艺分析【冲压模】【18张CAD图纸】

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关键词：: 止动件冲压模具设计工艺分析 cad图纸

资源描述：

止动件冲压模具设计及工艺分析

65页 26000字数+说明书+中期检查表+开题报告+18张CAD图纸【详情如下】

A型活动挡料销.dwg

上垫板.dwg

上模座板.dwg

下垫板.dwg

下模座板.dwg

中期检查表.doc

冲孔凸模.dwg

凸凹模.dwg

凸凹模固定板.dwg

凸模固定板.dwg

卸料板.dwg

导柱.dwg

打杆.dwg

推件块.dwg

模柄.dwg

止动件.dwg

止动件冲压模具设计及工艺分析开题报告.doc

止动件冲压模具设计及工艺分析论文.doc

空心垫板.dwg

落料凹模板.dwg

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QQ截图20150227191759.gif

冲孔凸模.gif

打杆.gif

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止动板冲裁模设计

摘要

本文介绍了止动件的冷冲压模具设计，文章介绍了冷冲压模具设计的全过程。对冷冲压模具的设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础上进行了模具的设计，设计包括分析工艺性、拟定零件的工艺方案及模具结构、排样裁板、计算工具压力选取压力机及确定压力中心、确定模具结构和绘制模具总装草图，冲裁刃口尺寸及公差的计算、冲模刃口尺寸及公差的计算、确定各主要的零件结构尺寸、设计并绘制总图和选取标准件、绘制出部分非标零件图等一系列的工作。

关键词:冷冲压止动件模具设计

THE STAMPING AND PUNCHING MOLD DESIGN FOR STOPPER PLATE

ABSTRACT

This paper describes the stop moving pieces of cold stamping mould design, this paper introduces the whole process of cold stamping mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction and analysis, and on this basis the die design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punching mould assembly blade dimensions and tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work

Keywords: cold stamping, stop moving parts, mold design

前言…………………………………………………………………………1

第一章：引言…………………………………………………………………2

1.1 模具行业的发展现状及市场前景……………………………………2

1.2 冲压工艺介绍……………………………………………………………3

1.3 冲压工艺的种类…………………………………………………4

1.4 冷冲压模具发展简介……………………………………………5

1.4.1 冷冲模工业在历史上的背景………………………………………5

1.4.2冷冲模工业现状…………………………………………………5

1.4.3冷冲模的发展方向…………………………………………………7

1.5冲压行业阻力和障碍与突破…………………………………………9

1.6相关研究的最新成果及动态…………………………………………12

1.7 毕业设计的意义…………………………………………………………14

第二章：必备理论知识……………………………………………………17

2.1冲裁变形过程……………………………………………………………..17

2.2冲裁件的质量……………………………………………………18

2.3冲裁间隙……………………………………………………………….19

2.4凸凹模尺寸计算…………………………………………………………21

2.5冲压力的计算……………………………………………………………26

2.6压力中心的计算…………………………………………………………27

2.7冲裁排样设计……………………………………………………………28

第三章止动件的设计…………………………………………………………31

3.1 设计题目一止动板………………………………………………31

3.2冲压件工艺分析………………………………………………………32

3.2.1材料性能……………………………………………………………….32

3.2.2冲裁件的形状和尺寸…………………………………………32

3.2.3冲裁件的尺寸精度……………………………………………………..32

3.2.4尺寸标注………………………………………………………33

3.3 方案及模具结构类型…………………………………………………33

3.3.1工艺方案分析……………………………………………………33

3.3.2模具结构类型的选定…………………………………………………33

3.4 排样计算………… ……………………………………………………....35

3.4.1材料利用率…………………………………………………37

3.4.2排样方式…………………………………………………38

3.4.3搭边……………………………………………………38

3.5压力计算 … …………………………………………………………… .38

3.5.1冲裁力的计算………………………………………………………..38

3.5.2卸料力和推件力的计算……………………………………………39

3.6 模具压力中心计算……………………………………………………40

3.7 零件刃口尺寸计算………………………………………………41

3.7.1计算原则………………………………………………41

3.7.2冲孔刃口计算………………………………………………42

3.7.3落料刃口计算…………………………………………………43

3.8 凸凹模刃口尺寸计算…………………………………………45

3.8.1刃口尺寸计算…………………………………………………45

3.8.2落料凹模板尺寸…………………………………………………45

3.8.3凸凹模尺寸……………………………………………………46

3.8.4冲孔凸模尺寸……………………………………………………46

3.8.5冲孔刃口尺寸计算…………………………………………………47

3.9 弹性元件的设计计算…………………………………………………47

3.10其它模具零件结构尺寸………………………………………………48

3.10.1模架的选择……………………………………………………48

3.10.2闭合高度………………………………………………………..48

3.11 模具的零件设计与计算……………………………………………49

3.11.1凸模的外形尺寸……………………………………………………49

3.11.2凹模尺寸结构……………………………………………………….50

3.11.3卸料设计与计算……………………………………………………51

3.11.4卸料螺钉……………………………………………………51

3.11.5卸料螺钉尺寸关系…………………………………………………51

3.12 冲床选用………………………………………………………………52

3.12.1冲压设备的选择依据…………………………………………52

3.12.2压力机的选择……………………………………………………53

致谢…………………………………………………………………………………54

参考文献………………………………………………………………………55

设计总结…………………………………………………………………………56

附录…………………………………………………………………………..57

附表…………………………………………………………………………57

冲压工艺制作……………………………………………………………60

（5）发展具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用

1.7毕业设计的意义

毕业设计是大学四年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，虽然是作为本科学生的毕业设计，但设计过程中应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现与实际贴切的特点。

在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。

第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。

选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养自己的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们本科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。

但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，并能满足使用要求，也是不容易的。

第二，反复论证，确定产品设计方案。

明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我参与设计方案的讨论，使我对课题设计方案心中有数。

第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。

我们本科学生基础理论知识充分，但设计能力与实际生产所需仍有不小距离。为了使我很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力，培养严谨的工作态度和踏实的工作作风，明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。

第四，完善设计，准备毕业设计答辩。

完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.

应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套冲裁模的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。

由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。

参考文献

1：冷冲压工艺及模具设计作者曾文霞/徐振出版社：中南大学出版社

2: 冷冲压模具设计与制造作者王秀凤/张永出版社：北京航空航天大学出版社

3：冷冲压模具设计作者刘庚武出版社：西安电子科技大学出版社

4：冷冲压模具设计指导作者王芳出版社：机械工业出版社

5：机械实用手册作者赵文珍出版社：科学出版社

6：机械加工实用手册作者夏祖印/张能武出版社：安徽科技出版社

8：模具课程设计指导作者梅伶出版社：机械工业出版社

9：冷冲压模具设计作者李双义出版社：清华大学出版社

10：冷冲压工艺与模具设计作者刘靖岩出版社：轻工业出版社

11 黄毅宏主编.模具制造工艺. 北京：机械工业出版社，2008

12 邓明主编.实用模具设计简明手册. 北京：机械工业出版社，2006

13 史铁粱主编.模具设计指导. 北京：机械工业出版社，2008

14 模具实用技术丛书编委会.冲模设计应用实例.北京：机械工业出版2002

15 郑家贤编.冲压模具设计实用手册. 北京：机械工业出版社，2008

16 彭建生编.模具设计与加工速查手册. 北京：机械工业出版社，2005

17 肖亚慧主编.模具工工作手册. 北京：化学工业出版社，2008

18 王新华主编.冲模设计与制造实用计算手册.北京：机械工业出版社，2003

19 陈于萍等主编.互换性与测量技术基础. 北京：机械工业出版社，2007

20青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程.北京：机械工业出版社2007

21 邓文英主编.金属工艺学. 北京：高等教育出版社，2000

内容简介：: 河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师李章东职称副教授所在院（系）机械系教研室（系、研究所）机械系题目止动件冲压模具设计及工艺分析学生姓名高阔专业班级机制二班学号0720150139一、选题质量：止动件冲压模具设计及其工艺分析是对所学知识的综合应用，通过止动件冲压模具设计让我开始掌握模具的一些专业知识尤其是冷冲压模具的一些专业知识，这些都是基于我们所学的专业课，把所学的知识综合起来，因此选题难易适中。二、进度情况说明在这一个多月了我的论文在李老师的指导下，从选题开始，经过了分析题目、搜集资料、编制论文提纲、完成开题报告等论文的撰写过程。在这过程中李老师给予了我很大的帮助但也对我提出了较高的要求，在没有模具设计经验的基础上通过李老师的帮助与指导，止动件冲压模具设计及其工艺分析进行的还算顺利。目前已完成了论文初稿的撰写、数据的计算、一些主要零件图的绘制、目前正在进行注塑模具热分析的英文文献翻译工作以及对已完成材料不足之处的修订整理工作。我预计在两到三周之内会完成论文的撰写，图纸的审核、材料数据的汇总处理等工作在规定的时间内完成毕业设计的各项工作。三、阶段性成果：1.确定了论文题目(已完成)。2.填写了“毕业论文开题报告（已完成）。3.指导教师下达了“毕业论文任务书（已完成）。4.撰写了论文第一稿（完善中）。5.完成了工程图的绘制（完善中）。5.指导教师批阅和反馈了第一稿及图纸。四、存在的主要问题及解决方法：目前存在的主要问题:1.以前学习的知识现在要系统的组织起来，不能做到得心应手；2.对于模具的一些专业性强的知识等还是很专业，仍需查阅大量的参考资料；3.对各个零件的总体优化配置，不能做出准确的设计。对存在问题的解决方法:1继续对所学知识加以学习巩固是相关知识能够融会贯通。2.加强对模具相关专业知识的系统学习，通过学习以及向老师同学寻求帮助能够在已掌握模具相关知识的前提下继续加深对模具专业知识的学习掌握。3.对于模具的总装以及整个系统协调运转并且使各个系统达到最优的配置还需要加深对所学知识的灵活掌握。另外，我还应该多加强与设计小组成员的交流，同时，还应该再加强与指导老师的交流和沟通，更深层次的认识论文的写作宗旨。总之，我相信自己会保持积极的态度，在指导老师的悉心点拨下，能够快速有效展开接下来的论文流程，顺利完成毕业论文的撰写工作。五、指导教师对学生在毕业设计（论文）中的纪律及毕业设计（论文）任务的完成进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告指导教师职称所在院（系）机械系教研室（系、研究所）机械系题目名称止动件冲压模具设计及工艺分析学生姓名专业班级机制2班学号一选题的目的和意义：冲压模具在实际工业生产中应用广泛。在传统的工业生产中，工人生产的劳动强度大、劳动量大，严重影响生产效率的提高。随着当今科技的发展，工业生产中模具的使用已经越来越引起人们的重视，而被大量应用到工业生产中来。冲压模具的自动送料技术也投入到实际的生产中，冲压模具可以大大的提高劳动生产效率，减轻工人负担，具有重要的技术进步意义和经济价值。本文提出采用模具来生产止动件的新工艺，并针对某规格夹具止动件设计了复合模。该模具设计的难点主要是如何解决好零件中的孔冲裁、确定模具结构、如何进行模具的制造及冲裁方案选定等。本文结合止动件的特点，具体解决了压力机的选择与校核、凸模和凹模刃口尺寸计算及结构设计、定位方案设计、卸料方式的设计、主要模具零件的加工工艺、标准零件的选用、模具的装配等一系列的设计工作，这些设计可为类似的零件模具设计提供现实的指导意义。此次模具设计的突出特点是尝试使用复杂的复合模具，解决常规冲压工艺模具套数多、工艺路线长、生产成本高、效率低等缺点，并为以后此类零件冲压工艺的编制及模具设计提供了可靠的依据。本文介绍的模具实例结构简单实用，使用方便可靠，对类似工件的大批量生产具有一定的参考作用。二国内外研究现状简述：模具的出现可以追溯到几千年以前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用确是随着现代工业的崛起而发展起来的。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发。目前冲压技术的发展方向7：（1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。（2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。（3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。（4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。（5）发展模具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用。三、毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段：课题主要内容是研究冷冲压模具的设计，首先应该深入学习机械设计、机械CAD/CAM、冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，理论的掌握是实践的基础。同时应该对所设计的冷冲模具的对象止动件的结构和生产制造工艺进行全面的了解。再运用Solidworks对所涉及的冲压件进行三维实体的绘制，并利用Solidworks的工程图生成功能输出二维视图。这样利用三维软件就可以加速产品开发的进程，缩短了设计的周期，也确保了产品的质量9。把计算机辅助设计运用到了冷冲压模具设计的实际之中，这也是本课题的创新点之一。冷冲模具是模具类别中应用最广泛的一种，通过模具对金属的直接加压使其产生塑性变形，金属材料分离，以获得一定尺寸和性能的金属零件10。模具的设计过程是和生产实际分不开的。所以设计的方法是要在深入学习机械设计、机械CAD/CAM、冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，发挥Solidworks这一三维设计软件在模具设计与制造中的作用同时，并且与成型产品的生产过程和工艺相结合，运用理论联系实际，实践推动理论的研究方法进行有效方法进行止动件的冲裁模、弯曲模和成形模的设计工作。模具设计者进行模具设计时，首先应该根据所收集到的设计资料，经过充分理解、研究、确定模具结构设想后，在允许的情况下调查使用单位和制造单位，征求其意见，摸清设备状况及技术情况以及加工能力，作出初步方案开始进行模具设计。冷冲模具的一般设计路线为11：（1) 分析整理技术资料，确定设计依据。（2）确定工艺方案，决定模具结构形式。（3）绘制模具草图，进行零部件设计及必要的工艺计算。（4）进行冲模的总体设计。（5）模具主要零件结构设计。（6）选定冲压设备。（7）绘制模具总图。（8）绘制各非标准零件图（9）编写设计计算说明书。四、主要参考文献与资料获得情况：1李名尧. 模具 CAD/CAMM.北京：机械工业出版社，2004，1 2徐炜炯.冷冲压技术问答（上册）M.北京：机械工业出版社，1995，1 3华中科技大学.模具设计基础及模具CAD M.北京：机械工业出版社，2005，1-2 4王秀凤等.冷冲压模具设计与制造M. 北京北京航空航天大学出版社，2005，1-2 5李名尧. 模具 CAD/CAMM.北京：机械工业出版社，2004，13 6表格来自中国轻工模具网. 7徐炜炯.冷冲压技术问答（上册）M.北京：机械工业出版社，1995，1 8文群. 提高冷冲压模具寿命的措施 N .中国化工报.2007-4-4. 9殷国富. Solidworks 2004模设计实例精解M.北京：机械工业出版社，2005，1-2 10 黄义俊、吕建福.冷冲模设计中的工序安排与典型实例分析M.北京：机械工业出版社，2003，1-2 11 徐政坤. 冲压模具设计与制造 M.北京：化学工业出版社，2005，4-7五、毕业设计（论文）进度安排（按周说明）：第7周根据所选题目进行初步并撰写开题报告，第8周开题报告答辩；第9-11周翻译外文文献，字数不少于2000字，内容与课题止动件的模具及三维型设计相关。第12-16周周根据拟定的课题实施方案，进行深入研究；撰写并提交毕业设计论文初稿，指导教师批改论文，给出指导意见，学生修改论文，定稿；第17周答辩前专项检查；第18周进行毕业设计修改，完成答辩及成绩评定工作。六、指导教师审批意见（对选题的可行性、研究方法、进度安排作出评价，对是否开题作出决定）：指导教师：（签名）年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业论文止动板冲裁模设计摘要本文介绍了止动件的冷冲压模具设计，文章介绍了冷冲压模具设计的全过程。对冷冲压模具的设计进行了全面的介绍和分析，并在此基础上进行了模具的设计，设计包括分析工艺性、拟定零件的工艺方案及模具结构、排样裁板、计算工具压力选取压力机及确定压力中心、确定模具结构和绘制模具总装草图，冲裁刃口尺寸及公差的计算、冲模刃口尺寸及公差的计算、确定各主要的零件结构尺寸、设计并绘制总图和选取标准件、绘制出部分非标零件图等一系列的工作。关键词:冷冲压止动件模具设计THE STAMPING AND PUNCHING MOLD DESIGN FOR STOPPER PLATEABSTRACT This paper describes the stop moving pieces of cold stamping mould design, this paper introduces the whole process of cold stamping mould design. On cold stamping mould design a comprehensive introduction and analysis, and on this basis the die design, the design includes analysis of the technology of technological scheme, drew up parts die structure, arrangement and cutting board, computational tool pressure pressure center and confirming the selected press mould structure and rendering, identify sketch, punching mould assembly blade dimensions and tolerances of calculation, punching the blade dimensions and tolerances of computing, confirm the main parts structure size, design and drawing layout, and select the standard parts, and draw the part of non-standard parts graph, and a series of work Keywords: cold stamping, stop moving parts, mold design 目录前言1第一章：引言2 1.1 模具行业的发展现状及市场前景2 1.2 冲压工艺介绍3 1.3 冲压工艺的种类4 1.4 冷冲压模具发展简介5 1.4.1 冷冲模工业在历史上的背景5 1.4.2冷冲模工业现状5 1.4.3冷冲模的发展方向7 1.5冲压行业阻力和障碍与突破9 1.6相关研究的最新成果及动态121.7 毕业设计的意义14第二章：必备理论知识172.1冲裁变形过程.17 2.2冲裁件的质量18 2.3冲裁间隙.19 2.4凸凹模尺寸计算21 2.5冲压力的计算26 2.6压力中心的计算27 2.7冲裁排样设计28第三章止动件的设计31 3.1 设计题目一止动板31 3.2冲压件工艺分析32 3.2.1材料性能.32 3.2.2冲裁件的形状和尺寸323.2.3冲裁件的尺寸精度.32 3.2.4尺寸标注33 3.3 方案及模具结构类型33 3.3.1工艺方案分析33 3.3.2模具结构类型的选定33 3.4 排样计算 .35 3.4.1材料利用率37 3.4.2排样方式38 3.4.3搭边38 3.5压力计算 .38 3.5.1冲裁力的计算.38 3.5.2卸料力和推件力的计算39 3.6 模具压力中心计算40 3.7 零件刃口尺寸计算41 3.7.1计算原则41 3.7.2冲孔刃口计算42 3.7.3落料刃口计算43 3.8 凸凹模刃口尺寸计算45 3.8.1刃口尺寸计算45 3.8.2落料凹模板尺寸45 3.8.3凸凹模尺寸46 3.8.4冲孔凸模尺寸46 3.8.5冲孔刃口尺寸计算47 3.9 弹性元件的设计计算47 3.10其它模具零件结构尺寸48 3.10.1模架的选择48 3.10.2闭合高度.48 3.11 模具的零件设计与计算49 3.11.1凸模的外形尺寸49 3.11.2凹模尺寸结构.50 3.11.3卸料设计与计算51 3.11.4卸料螺钉51 3.11.5卸料螺钉尺寸关系51 3.12 冲床选用52 3.12.1冲压设备的选择依据52 3.12.2压力机的选择53致谢54参考文献55设计总结56附录.57 附表57 冲压工艺制作60前言冷冲模模具设计是为模具设计与制造专业学生在学完基础理论课、技术基础和专业课的基础上，所设置的一个重要的实践性教学环节。其目的是：具体应用和巩固本课程及有关修课的理论知识、生产知识，了解冲压模模具设计的一般设计方法和步骤；培养设计能力，为以后进行设计工作打下基础；结合生产和使用等条件，独立地完成模具总体结构及其零部件的设计。熟练掌握徒手测绘的能力和AutoCAD绘图软件的应用能力，熟悉和运用参考文献、设计手册、了解有关国家（部颁）标准、规范等，加强对模具设计的认识，培养独立分析问题和解决问题的能力。由于个人设计水平有限，本设计定存在许多错误和不妥之处，请各位指导老师批评和雅正，恳请老师不吝赐教，同学提出宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢！第一章引言 1.1 模具行业的发展现状及市场前景模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点,被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到610亿元,增长率保持在25%的高水平,行业的生产能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三【2】。当前，我国模具制造方面与工业发达国家相比，差距较大主要表现在【3】：（1）标准化程度低。（2）模具制造精度低、周期长【3】。提高劳动生产率、产品质量、降低成本、扩大冲压工艺应用范围；提高冲压零件精度、减少制造周期、提高模具寿命；模具的标准化及专业化、管理的统一化及等级化；提高专业人员的技术水平。冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法5。由于冲压加工具有许多突出的优点，因此在工业生产中，尤其是大批量生产中得到广泛应用。从精细的电子元件、仪表指针到汽车的覆盖件、高压容器封头以及航空航天器的蒙皮、机身等均需冲压加工。随着工业产品的不断发展和生产技术水平不断提高，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，已被质量轻、刚度好的冲压件所代替6。我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过于求，市场竞争激烈7。我国冲压模具产品质量水平低主要表现在精度、表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上；生产工艺水平低则主要表现在加工工艺、加工装备等方面8。现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在600亿至650亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持13%的年增长率（据不完全统计，2004年国内模具进口总值达到600多亿，同时，有近200个亿的出口）。目前，中国17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%虽然近年来我国模具行业发展迅速，但是离国内的需要和国际水平还有很大的差距。制造产业是一个国家的综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业。 1.2 冲压工艺介绍【6】冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工)，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有 6070%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件【2】。1.3 冲压工艺的种类【3】冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具(供小批量生产)、复合模、多工位级进模(供大量生产)，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。1.4冷冲压模具发展简介【5】1.4.1冷冲模具工业在历史上的背景冷冲压加工工艺，在我国已有悠久的历史。据文献记载：我国劳动人民远在青铜时期就发现了金属具有锤击变形的性能；到了战国时代（公元前403-221年）已经能炼剑淬火。可以肯定，我们的祖先，在2300年前已掌握了锤击金属制造兵器和各种日用品技术。在漫长的封建社会时期，我国劳动在金、银、铜装饰品和日用品的制作中，显示出精巧的工艺技术和高超的艺术水平9。 1.4.2 冷冲模具工业的现状由于冲压工艺具有生产率、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、适合大批量生产等优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其应用范围。据国际生产技术协会预测，到本世纪中，机械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具来完成。因此，冲压技术对发展生产、增加效益、更新产品等方面具有重要作用10。在近半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其它生产工艺一样，得到了迅速的发展。在一些工厂中，建立了具有现代规模和技术先进的冷冲压生产车间，并建立了专门研究冷冲压技术的科研机构及专业性工厂，培养了大批从事冷冲压生产的科技人员，广泛地开展了冷冲压生产的科技及学术活动，编辑出版了各种冷冲压技术资料，从而使冷冲压生产技术得到了迅速发展。在冷冲压生产中，出现了很多可喜的高科技成果。冲压加工的工艺和设备正在不断地发展，例如精密冲裁、冷挤压、多工位自动冲压、高速成形、液压成形、超塑冲压等，把冷冲压生产技术提高到了新的水平。为了适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。近年来，出现了很多制造周期短、使用寿命长的新型冲模结构。并且，模具加工工艺及模具材料也相应地在不断革新，例如采用钢结硬质合金、硬质合金或低熔点合金浇注模具、采用电加工技术及计算机制造冲模等以适用于不同的生产条件。从而使冲压生产的产品质量、劳动生产率大大提高，成本也大幅度下降，有利地推动了我国社会主义经济建设和发展11。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年15%左右的增长速度发展，2003年，我国模具总产值超过400亿元人民币12。模具工业的发展和进步，在很大程度上取决于模具加工设备、软件及切削刀具的制造水平。如今，人们对手机、电脑、汽车、手表、数码电子等商品的要求一点也不低于发达国家。但另一方面，我国生产这些商品所需模具的工作母机即模具加工设备的制造水准，从总体上来说还是比较低的。这就出现了一个奇怪的现象，这些年我国模具生产所需的先进加工设备、制造软件及切削刀具进口越来越多。去年，我国机床进口约60亿美元，其中用于模具生产的就占十分之一；去年我国模具生产所需超硬质合金和陶瓷等超硬刀具销售额约12亿元，其中90%依赖进口13。随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。因此，大力发展模具工业可以促进我国更快的走向工业化国家。 1.4.3 冷冲模具的发展方向发展模具工业的关键是制造模具的技术和相关人才以及模具材料。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14： (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，实现技术资源重新整合，使虚拟制造成为可能15。 (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16。 (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” 17。 (4) 电火花铣削加工。 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。 (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。 (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18。 (8) 模具自动加工系统的发展。然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但由于模具企业数量的急剧膨胀、传统教育的力不从心以及模具技师的老龄化，模具人才远远跟不上行业的发展需求，主要表现在（1）总量不足。对中国的模具企业来说，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何为人才提供足够的平台和发展空间是摆在眼前的一个严峻的、迫切需要解决的课题，否则，人才紧缺问题将成为中国模具工业继续高速发展的一个重要障碍19。（2）因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20% 30% 。因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。(3)模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。这只是发展模具工业的三个重要部分，要向使模具工业在我国经济建设中发挥更大的作用，需要国家更大的关注与投入，带动相关人员研究和发展1.5 冲压行业阻力和障碍与突破【3】阻力一：机械化、自动化程度低美国680条冲压线中有70%为多工位压力机，日本国内250条生产线有32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的510倍，多数企业无力投资阻碍了精冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起步。突破点：加速技术改造要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。阻力二：生产集中度低许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅39.2%。突破点：走专业化道路迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格不配套目前，我国汽车薄板只能满足60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板(1650mm以上)等都依赖进口。突破点：所用的材料应与行业协调发展汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展，并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。突破点：提升信息化、标准化水平必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广CAD/CAM/CAE一体化技术，特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术(CAE)。加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争2005年模具标准件使用覆盖率达到60%，2010年达到70%以上基本满足市场需求。阻力五：大、精模具依赖进口当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。突破点：走产、学、研联合之路我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学研联合体，科研难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。阻力五：大、精模具依赖进口。当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程度尚低，大约为40%45%，而国际上一般在70%左右。阻力六：专业人才缺乏业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。突破点：提高行业人员素质这是一项迫在眉睫的任务，又是一项长期而系统的任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养。1.6 相关研究的最新成果及动态【3】模具的出现可以追溯到几千年以前的陶瓷烧制和青铜器铸造，但其大规模应用确是随着现代工业的崛起而发展起来的。从世界范围看，当时美国的冲压技术走在最前列，而瑞士的精冲、德国的冷挤压技术、苏联对塑性加工的研究也处于世界先进行列。20世纪50年代以前模具设计多凭经验，参考已有的图纸和感性认识，根据用户的要求，制作能满足产品要求的模具，但对所设计模具零件的机械性能缺乏了解。从1955年到1965年，人们通过对模具主要零件的机械性能和受力状况进行数学分析，对金属塑性加工工艺及原理进行深入探讨，使得冲压技术得到迅猛发展。在这期间归纳出的设计原则使得压力机械、冲压材料、加工方法、模具结构、模具材料、模具制造方法、自动化装置等领域面貌一新，并向实用化的方向推进。进入20世纪70年代，不断涌现出各种高效率、高精度、高寿命的多功能的自动模具。从20世纪70年代至今，计算机逐渐进入了模具生产的设计、制造、管理等各个领域；辅助进行零件图形输入、毛胚展开、调料排样、确定模具尺寸和标准、绘制装配图和零件图、输出NC程序等工作，使得模具设计、加工精度与复杂性不断提高，模具制造周期不断缩短。当前国际上计算机（CAD）和计算机辅助制造（CAM）的发展趋势是：继续发展几何图形系统以满足复杂零件和模具的要求；在CAD和CAM的基础上建立生产集成系统（CIMS）；开展塑性成形模拟技术的研究，以提高工艺分析和模具CAD的理论水平和实用性；开发智能数据库和分布式数据库，开发专家系统和智能CAD等4。随着工业技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质量的要求，发达国家从20世纪50年代就开始了模具CAD/CAM技术的研究。如美国通用汽车公司早在20世纪50年代就将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造；20世纪70年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统MEL和冲空弯曲模系统PENTAX；1982年，日立公司研制了冲裁模CAD系统。到20世纪80年代，模具CAD/CAM技术已广泛应用于冷冲模具的设计与制造5。冷冲压的加工工艺在我国的具有悠久的历史。半个世纪以来，我国的冷冲压工艺和其他生产工艺一样得到了迅速的发展。冷冲压加工的工艺和设备正在不断的发展（包括冲压模具技术的发展），把冷冲压技术提高到了新的水平。为适应冷冲压工艺水平的提高，我国对冲模的研制也在不断加强。但是总体上说，我国模具工业起步较晚、基础差，就总量来看，大型、精密、浮渣、长寿名命模具产需矛盾仍然十分突出。虽然在模具的制造方法、手段方面达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但是在制造的质量、精度、制造周期和成本方面和国外还存在一定的差距。我国模具CAD/CAM技术从20世纪80年代才起步，长期处于低水平重复开发阶段，许多软件依赖于进口，对许多引进的CAD/CAM系统缺乏二次开发。以下是我国近年来模具产值模具进出口情况表6：表1 2000年以来中国历年模具产值表/（亿元人民币）年份2000200120022003200420052006200720082009产值280316360450530660850102012201080表2 2000年以来中国历年模具进出口情况表/（万美元）年份2000200120022003200420052006200720082009进口811009179963000663488827497700111174127200136930181300出口4941700094289591132801737418775252343368049100从表一我们可以看出模具行业的发展是迅速的，其产值正在一年比一年提高。从表二看出我国模具的进出口重量保持上升势头，由于在大型、精密、浮渣、长寿命模具缺乏的情况下，高技术的模具依赖于进口。所以研究和提高冷冲压模具，并把CAD/CAM技术运用于模具设计的实际中去对于我国模具的发展具有十分重要的意义。 1.7目前冲压技术的发展方向7：（1）精密冲裁：普通冲裁件断面粗糙、精度低，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和高的精度。目前已有的相当一部分过去用切割加工的零件改为精密冲裁，精密冲裁工件的厚度可达到2mm。因此，精密冲裁以无切屑加工代替了大量切削加工，从而大大降低了生产成本。（2）应用先进工艺：气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。（3）冲压生产机械化、自动化：研制自动送、退料装置，多工位自动压力机，自动生产线，带自动保护的监视和检测装置等，这是提高劳动生产率、减轻劳动强度和保证操作安全的有效措施。（4）模具标准化：不仅要有各种规格和精度的模架标准，还要发展典型模具结构和零部件的标准化工作，降低模具设计复杂程度，降低模具制造技术，缩短生产准备周期。（5）发展具的计算机辅助设计与辅助制造：计算机辅助设计，就是用电子计算机作为信息处理手段，进行最佳判断、计算，实现综合设计。计算机辅助制造，就是生产人员借助计算机对模具制造实行监督、控制和管理。将模具设计与制造联成一个统一的计算机控制系统，是向自动化发展的有效途径，对提高模具设计与制造质量、简化模具设计和生产管理将起巨大的作用1.7毕业设计的意义毕业设计是大学四年的综合性实践环节，目的是通过课题的设计研究，培养综合运用各门课程知识的能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。但是，虽然是作为本科学生的毕业设计，但设计过程中应密切与生产实际相结合，应与培养职业能力相结合，应体现与实际贴切的特点。在指导教师周密安排和精心指导下，这次毕业设计从确定设计课题、拟定设计方案、设计过程到毕业答辩都按照毕业设计工作计划进行。第一，充分调研，确定应用型毕业设计课题。选好毕业设计题目是实现毕业设计目标、保证毕业设计质量的前提，我的毕业设计的课题取自企业生产实际。这个课题能较全面地应用所学专业知识或者将来工作所需的专业技术，达到综合运用的目的，既能够解决企业急需解决的生产技术问题，又能够培养自己的职业岗位能力，难度不是很大，符合我们本科生的专业理论知识水平和实际设计能力，工作量恰当，能够在规定时间内完成。但是该课题是真题真做，虽然难度不是很大，但要使设计图纸能真接用于生产，去造出零件，并能满足使用要求，也是不容易的。第二，反复论证，确定产品设计方案。明确课题的性质、意义、设计内容、设计要达到的技术经济指标和完成时间，并确定好正确合理的设计方案是完成设计任务的保证，指导教师、企业技术员让我参与设计方案的讨论，使我对课题设计方案心中有数。第三，虚心求教，仔细认真地进行毕业设计。我们本科学生基础理论知识充分，但设计能力与实际生产所需仍有不小距离。为了使我很快地进入工作状态，指导教师耐心向我们介绍机械产品设计方法、一般步骤和设计过程中应注意的事项。单位领导给我们足够的空间到机加工生产车间，熟悉零件加工对设计的要求，使设计能用于生产。在设计中能主动请教指导老师，培养综合运用机械制图、工程材料与热处理、公差配合、计算机绘图、机械制造工艺等专业知识的能力，培养查阅技术资料和其它专业文献的能力，培养严谨的工作态度和踏实的工作作风，明确必须有高度责任心、严肃认真的工作习惯，才能做好设计工作，减少工作失误，避免给企业生产造成损失。充分发挥主观能动性，积极思考，大胆创新。第四，完善设计，准备毕业设计答辩。完整的设计包括设计图纸和设计说明书等技术文件。根据设计任务书要求，全面检查设计技术资料，按照指导教师的批改，认真修改图纸错误，认真修改设计说明书.应该说，在指导教师的认真指导下，我基本完成了这套冲裁模的设计工作，通过这次设计，学到了很多知识和技术。由于本人设计水平有限，必然在设计中仍有很多缺点和错误，敬请老师们批评指正。第二章必备理论知识2.1冲裁变形过程【12】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。2.1.1 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。2.1.2 塑性变形阶段(图2.2.2) 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。2.1.3 断裂分离阶段(图2.2.2、) 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。 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2.2冲裁件质量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。2.2.1冲裁件断面质量【6】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，在应力的作用下，裂纹加长，材料断裂而产生毛刺。a）冲孔件 b）落料件2.3 冲裁间隙【14】231. 冲裁间隙Z冲裁间隙是指冲裁模中凹模刃口横向尺寸DA与凸模刃口横向尺寸dT的差值，如图2.3.1所示。Z表示双面间隙，单面间隙用Z/2表示，如无特殊说明，冲裁间隙就是指双面间隙。Z值可为正，也可为负，但在普通冲裁中，均为正值。图2.3.1 冲裁模间隙2.3.2 冲裁间隙的确定方法【13】在冲压实际生产中，主要根据冲裁件断面质量、尺寸精度和模具寿命这三个因素综合考虑，给间隙规定一个范围值。只要间隙在这个范围内，就能得到质量合格的冲裁件和较长的模具寿命。这个间隙范围就称为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙（Zmin），最大值称为最大合理间隙（Zmax）。考虑到在生产过程中的磨损使间隙变大，故设计与制造新模具时应采用最小合理间隙Zmin。确定合理间隙值有理论法和经验确定法两种。（1）理论法主要是根据凸、凹模刃口产生的裂纹相互重合的原则进行计算。图2.3.2所示为冲裁过程中开始产生裂纹的瞬时状态，根据图中几何关系可求得合理间隙Z为图 2.3.2冲裁产生裂纹的瞬时状况上式可看出，合理间隙Z与材料厚度t、凸模相对挤入材料深度、裂纹角有关，而h0/t及又与材料塑性有关，见表2.3.1。因此，影响间隙值的主要因素是材料性质和厚度。材料厚度越大，塑性越低的硬脆材料，则所需间隙Z值就越大；材料厚度越薄，塑性越好的材料，则所需间隙Z值就越小。由于理论计算法在生产中使用不方便，故目前广泛采用的是经验数据。(2)经验确定法根据研究与实际生产经验，间隙值可按要求分类查表确定。对于尺寸精度、断面质量要求高的冲裁件应选用较小间隙值（表2.3.2），这时冲裁力与模具寿命作为次要因素考虑。对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件，在满足冲裁件要求的前提下，应以降低冲裁力、提高模具寿命为主，选用较大的双面间隙值（表2.3.3）。可详见GB/T16743-1997。 2.4凸凹模尺寸计算【10】凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。2.4.1.凸凹模尺寸计算原则由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸【2】。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则【4】：（）设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。（）根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。模具磨损预留量与工件制造精度有关。用x、表示，其中为工件的公差值，x为磨损系数，其值在0.51之间，根据工件制造精度进行选取：工件精度IT10以上 X=1 工件精度IT11IT13 X=0.75 工件精度IT14 X=0.5 （）不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（Zmin）。（）选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高24级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按级来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差可按工件相应部位公差值的1/4来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的1/8并冠以（）。（）工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差【3】。2.4.2凸凹模刃口计算方法【14】由于冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类。（1）按凸模与凹模图样分别加工法图2.4.1 冲模刃口与工件尺寸及公差分布这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件，因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工，设计时，需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。凸、凹模分别加工法的优点是，凸、凹模具有互换性，制造周期短，便于成批制造。其缺点是，为了保证初始间隙在合理范围内，需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足T+A Zmax-Zmin的要求，所以模具制造成本相对较高。冲模刃口与工件尺寸及公差分布情况如图2.4.1所示。其计算公式如下：落料冲孔孔心距足以下条件（2）凸模与凹模配作法【3】对于冲制薄材料（因Zmax与Zmin的差值很小）的冲模，或冲制复杂形状工件的冲模，或单件生产的冲模，常常采用凸模与凹模配作的加工方法。配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核T+A Zmax-Zmin的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明：“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值Zmin”。采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大，变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算【14】。 1）凸模或凹模磨损后会增大的尺寸第一类尺寸A 落料凹模或冲孔凸模磨损后将会增大的尺寸，相当于简单形状的落料凹模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.1）相同第一类尺寸： 2）凸模或凹模磨损后会减小的尺寸第二类尺寸B冲孔凸模或落料凹模磨损后将会减小的尺寸，相当于简单形状的冲孔凸模尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.3）相同。第二类尺寸： 3）凸模或凹模磨损后会基本不变的尺寸第三类尺寸C 凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸，不必考虑磨损的影响，相当于简单形状的孔心距尺寸，所以它的基本尺寸及制造公差的确定方法与公式（2.4.5）计算。第三类尺寸： 2.5冲压力的计算【18】2.5.1冲裁力冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进人材料的深度(凸模行程)而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算：F=KLt式中 F冲裁力 L冲裁周边长度；t材料厚度；材料抗剪强度； K安全修正系数。一般取K1.3。为计算简便，也可按下式估算冲裁力：(2.6.2)式中b材料的抗拉强度【16】。 2.5.2顶件力、推件力、卸料力计算【12】在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回复）及摩擦的存在，将使冲落部分的材料梗塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则紧箍在凸模上。为使冲裁工作继续进行，必须将箍在凸模上的料卸下，将卡在凹模内的料推出。卸料力：从凸模上卸下箍着的料所需要的力称卸料力。推件力：将梗塞在凹模内的料顺冲裁方向推出所需要的力称推件力。顶件力：逆冲裁方向将料从凹模内顶出所需要的力称顶件力【15】卸料力 F=KxF (2.6.3)推件力 FT=nKTF (2.6.4)顶件力 FD=KDF(2.6.5)式中 F冲裁力；卸料力、推件力、顶件力系数，见表2.6.1； n同时卡在凹模内的冲裁件(或废料)数。 h凹模洞口的直刃壁高度； t板料厚度注：卸料力系数Kx，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值【3】。2.5.3.压力机公称压力的计算【12】压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺力的总和Fz。Fz的计算应根据不同的模具结构分别对待，即采用弹性卸料装置和下出料方式的冲裁模时(2.6.6) 采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模时 (2.6.7) 采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模 (2.6.8)2.6压力中心的计算【14】模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。2.7冲裁排样设计【17】冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命的有效措施。2.7.1材料利用率冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理利用材料的经济性指标。一个步距内的材料利用率 (图2.5.1)可用下式表示=A/BSx100%式中：A-一个步距内冲裁件的实际面积 B-条料宽度 S-步距 2.5.1 废料的种类图若考虑到料头、料尾和边余料的材料消耗，则一张板料(或带料、条料)上总的材料的利用率总为总=(nA1/LB)x100%式中 n-一张板料（或带料、条料）上冲裁件的总数目 A1-一个冲裁件的实际面积 L-板料长度 B-板料宽度可见材料利用率是一项很重要的经济指标【5】。2.7.2排样方法【17】根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种，如图2.5.3所示。图2.5.3 排样方法分类（1）有废料排样如图2.5.3a所示。沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。（2）少废料排样如图2.5.3b所示。沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 (3)无废料排样如图2.5.3c所示。冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差一些，但材料利用率最高。另外，如图2.5.3c所示，当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑【4】。2.7.3 搭边【19】排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差，确保冲出合格零件；二是增加条料刚度，方便条料送进，提高劳动生产率；同时，搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉人模具间隙，从而提高模具寿命。搭边值对冲裁过程及冲裁件质量有很大的影响，因此一定要合理确定搭边数值。搭边过大，材料利用率低；搭边过小时，搭边的强度和刚度不够，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁件毛刺，有时甚至单边拉入模具间隙，造成冲裁力不均，损坏模具刃口。根据生产的统计，正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50以上。搭边值是由经验确定的。设计时可参考手册【16】。2.7.4条料宽度与导料板间的距离计算（1）有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离，如图2.5.4有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进图2.5.4 有侧压板的冲裁故按下式计算：（2）无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离，如图2.5.5条料宽度图2.5.4 有侧压板的冲裁式中条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a 侧搭边值，可参考表2.5.2；条料宽度的单向（负向）偏差，见表2.5.3、表2.5.4；C导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表2.5.5。 2.7.5.排样图一张完整的排样图应标注条料宽度尺寸、条料长度L、板料厚度t 、端距l、步距S、工件间搭边和侧搭边a。并习惯以剖面线表示冲压位置【12】。排样图是排样设计的最终表达形式。它应绘在冲压工艺规程卡片上和冲裁模总装图的右上角。图2.5.7 排样图第三章止动板的设计 3.1设计题目设计一连接件止动板，零件图如下:图 1 所示冲裁件，材料为材料为 Q235A,厚度为 2mm，大批量生产。试制定工件冲压工艺规程、设计其模具、编制模具零件的加工工艺规程. 零件名称: 止动件生产批量:大批材料: 10 t=2mm 图13.2 冲压件工艺分析【15】：冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级等是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料消耗少、工序数目少、模具结构简单而寿命高、产品质量稳定、操作简单等。 3.2.1、材料性能：该冲裁件的材料钢10优质碳素结构钢中的低碳钢，由【3】表2-14查出其已退火的力学性能为：，。知：钢10退火后有较好的塑性，有较低的硬度，具有较好的可冲压性能，适用于冲压加工。 3.2.2、冲裁件的形状和尺寸制件形状简单，结构对称。对于所冲孔23mm,按表 1-2 查得，一般冲孔模可冲压的最小孔径 d1.5t。该冲裁件厚度 t=2mm，因而23mm 孔符合工艺要求。一般情况，冲裁件的外形不能有尖角，应采用 R0.5t 的圆角过渡。本冲裁件 t=2mm，圆角为 R2，故该冲裁件符合要求。 3.2.3、冲裁件的尺寸精度：该止动件图上所有未注公差尺寸，属自由尺寸，可按 IT14 级精度等级确定工件的公差。孔边距尺寸37mm 的公差为 0.21mm,属 IT12 级精度等级。查标准公差数值表(见附表一)可得各尺寸公差为：止动件外形：65 mm , 24 mm, 30 mm, R30 mm , R2 mm; 止动件内形：10mm 孔离中心的距离：37mm. 3.2.4、尺寸标注【4】分析零件的尺寸标注情况，符合要求。综上所述：该制件适合冲裁，可以利用普通冲裁得到。 3.3 方案及模具结构类型【12】3.3.1、工艺方案分析该冲裁件包括落料、冲孔两个基本工序，可以采用以下 3 种工艺方案：方案、先落料，再冲孔，采用单工序模生产。该方案模具结构简单，但需要两道工序、两套模具才能完成零件的加工，冲压式存在累积送料误差，生产效率低，难以满足大批量生产的需要。方案、落料冲孔复合冲压，采用复合模生产。该方案只要一副模具，生产精度高，但需人工卸料取件，制件结构简单，模具结构较复杂，但模具制造难度不大。方案、冲孔落料连续冲压，采用级进模生产。该方案也只要一副模具，生产效率高，但送料精度影响制件精度，需采用导正销定位或侧刃定距，模具结构较复杂。 3.3.2、模具结构类型的选定综上所述，由于该冲裁件结构简单，为了提高生产效率，应因采用复合冲裁或级进冲裁方式。由于孔边距尺寸 12 有公差要求，为了更好地保证此尺寸精度，最后确定选用复合模冲裁方式进行生产 3.3.3、止动片冲模结构的确定1.模具的形式复合模又可分为正装式和倒装式。正装式特点：工作和冲孔废料都在凹模表面上，必须加以清除才能进行下一次冲裁，因此操作很不方便，也不安全，对多孔件不宜采用，但但冲出的工件表面平直。倒装式特点：冲孔废料由冲孔凸模冲入凹模洞口中，积聚到一定数量，有由下模漏料孔排出，不必清除废料，操作方便，应用很广，但工件表面平直度较差，凹凸模承受的张力较大。因此凹凸模的壁厚应严格控制，以免强度不足。经分析，此工件有两个孔，若采用正装式复合模，操作很不方便；另外，此工件无较高的平直度要求，工件精度要求也较低，所以从操作方便、模具制造简单等方面考虑，决定采用倒装式复合模2定位装置采用伸缩式挡料销纵向定位，安装在下模座和活动挡料销之间。工作时，可随凹模下行而压入孔内，工作很方便。采用导料销横向定位。因为它结构简单，使用方便，对模具强度削弱小。3卸料装置 (1)、条料的卸除：采用弹性卸料板。因为是倒装式复合模，所以卸料板安装在下模。（2）、工件的卸除：采用打料装置将工件从上模落料凹模中推下，落在模具工作表面上。（3）、冲孔废料的卸除：采用下模座上漏料孔排出。冲孔废料在下模座的凸凹模内积聚到一定数量，便从下模座的漏料孔中排出。（4）、导向零件：导向零件有很多，如用导板导向，则在模具上安装不便，而且阻挡操作者视线，所以不采用；若用滚珠式导柱导套进行导向，则虽然导向精度高，寿命长，但结构比较复杂，所以也不采用；针对这次加工的产品精度要求不高，采用滑动式导柱导套进行导向即可。而且模具在压力机上的安装比较简单，操作又方便。还可降低成本。（5）、模架：若采用中间导柱模架，则导柱对称分布，受力平衡，滑动平稳，拔模方便，但只能一个方向送料。若采用对角导柱木架，则受力平衡，滑动平衡，可纵向或横向送料。若采用后侧导柱模架，则可三方向送料操作者视线不被阻挡，结构比较紧凑，但模具受力不平衡，滑动不平稳。由于此模具较小本设计决定采用后侧导柱模架 3.4 排样设计【6】合理的排样是提高材料利用率、降低成本、保证冲裁件质量及模具寿命的有效措施。根据零件的外形，可以知道零件有以下几种排样方案：其中，方案1、2为前后送料时的排样方案，方案3、4、5为左右送料时的排样方案。实际生产中，人是站（/坐）在冲压机前面的，前后送料的话送料空间与左右送料相比较而显得较小，所以放弃方案1和方案2。对于方案4，由于制件长边比宽边要大，在能冲出一个制件的步距比方案3要大，在条料切割长度一样的条件下冲裁效率明显比方案3要低，所以放弃。对于方案5，虽然条料利用率较高，但每冲裁一次都要翻料，导致效率相对较低，所以放弃。于是选择方案3为这次设计的最终排样方案。查【1】表2.10，确定搭边值两工件间的搭边：；工件边缘搭边：；按【1】式（2-25），送料步距为： (2-1)式中：D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸；冲裁件之间的搭边值按【1】式（2-26），条料宽度 (2-2)式中：D冲裁件与送料方向垂直的最大尺寸； a冲裁件与条料侧边之间的搭边值板料剪裁时的下偏差（见【1】表2.11） b条料与导板之间的间隙（见【1】表2.12）则确定后排样图如图2所示。 3.4.1、材料利用率【12】排样时，在保证制件质量的前提下，主要考虑如何提高材料的利用率（冲裁件的实际面积 A=7836.59 mm?）材料利用率的计算冲裁单件材料的利用率按【4】式（2-16）计算，即 (2-3)式中：A冲裁面积(包括内形结构废料)； n一个冲距内冲冲裁件数目；b条料宽度；h进距。则查【1】表1.13（冷轧），拟选用2.0mm900mm2000mm的钢板，每张钢板可剪裁为28张条料(余下26mm)，每张条料可冲784个工件，则按【4】式（2-17）计算为： (2-4) 式中：张板料上冲裁件总数目； L板料长； B板料宽。则一个歩距的材料利用率为：=A/Bs100%=(7836.59/15482)100%=62.06% 查板材标准冷轧钢板的尺寸（见附表二），选用 7503000mm 的钢板，采用横排， 3.4.2、排样方式【14】该冲压件属于大批量生产类型,因此不考虑多排或一模多件的方案。排样方式采用直排。这种排样属于有废料排样，模具沿工件全部外形进行冲裁，工件周边都留有搭边。这种排样能保证冲裁件的质量，冲裁模寿命也长，但材料利用率稍低。 3.4.3、搭边经查表模具设计师（冷冲模）（附表三）,确定冲裁金属材料的搭边值：两工件间搭边距：a=1.5mm，实际取：a=2mm；侧面搭边距：a1=1.8mm，实际取：a1=2mm；条料宽度：B=（D+2a1）=（150+2X2）=154mm; 歩距：S=80+2=82mm确定后排样图如图 2 所示：排样图（图2） 3.5 压力计算【18】 3.5.1、冲裁力的计算 F 冲=F 落料力 + F 冲孔力 F 落料力=1.3FoLtb=387.11X2X450348.4 kN F 冲孔力=1.3FoLtb=23X2X45065.02 kN F 总冲孔力=2 F 冲孔力=2X65.02=130.04 kN F 冲=F 落料力+F 总冲孔力 =348.4+130.4=478.44 kN 3.5.2、卸料力和推件力的计算卸料力： Fx=nKx=F落料力=0.05x348.417.4 kN 推件力： FT=nKt F 冲孔力=24X0.55X65.0228.6 kN 其中，n同时卡在凸模洞口的件数，n=h/t,h 为凹模刃口直壁高度，这里为 8mm：t 为料厚。 N=h/y=8/2=43.6压力中心【8】模具压力中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和模具正常工作，应使冲模的压力中心与压力机滑快的中心相重合。否则，会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨间产生过大的磨损，模具导向零件加速磨损，减低模具和压力机的使用寿命。冲模的压力中心按下述原则确定：（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件，多孔冲模，级进模的压力中心可用解析法求出冲模压力中心。如图2-8所表示:由于工件x方向对称，故压力中心【17 其中：，；，；，；，；，；，；，计算时，忽略边缘4-R2圆角。G点即为制件的压力中心3.6.1.模具压力中心的计算【16】 F 总=F 冲+Fx+Ft=478.44+17.4+28.6=524.44 kN 压力中心绘出工件形状，把冲裁周边分成基本线段，并选定坐标系 xOy, 由于冲件 X 方向对称，故压力中心 x0=0mmY0=L1y1+L2y2+L3y3+.+L8y8/L1+L2+L3+.L8=60x30+150x0+60x30+23.5x60+113x73.2+23.5x60+61.55x29+61.55x29/60+150+60+23.5+113+23.5+61.55+61.5533mm其中： L1=60mm, y1=30mm L2=150mm, y2=0mm L3=60mm, y3= 30mm L4=23.5mm y4=60mm L5= 113mm y5=73.2mm L6=23.5mm y6=60mm L7=61.55mm y7=29mm L8=61.55mm y8=29mm 计算时，忽略边缘 R2 的圆角。以上计算可知冲压件中心的坐标为（0，33） 3.7 零件刃口尺寸计算3.7.1计算原则【15】由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大端尺才等于凹摸尺寸，冲孔件的小端尺寸等丁凸模尺寸。在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔件孔径是以小端尺寸为基准。冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循下述原则：冲孔模先确定凸模横刃口尺寸，其标称尺寸应取接近或等于制件的最大极限尺令保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹横刃口的标称尺寸应比凸模最小合理间隙大。选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，既要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高23级。若零件没有标注公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的ITl4级精度来处理，圆形件一般可按IT10级精度来处理，工件尺寸公差应按“入体”原则标注为单向公差。所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即：落料件正公差为零，只标注负公差；冲孔件负公差为零，只标注正公差【12】。3.7.2 冲孔刃口计算【4】对冲孔10mm采用凸、凹模分开加工的方法。凸、凹摸分开加工，是指凸模和凹模分别按图样加工至尺寸，此种方法适用于圆形或形状简单的工件，为了保证凸、凹模间初始间隙小于最大合理间隙，不仅凸、凹模分别标注公差(凸模，凹模)，而且要求有较高的制造精度，以满足条件。如图31所示。假如制造的模具间隙已超过了允许的变动范围，将严重影响模具的使用寿命。图31 凸、凹模分别加工时的间隙变动范围对于本次设计，凸、凹模刃口部分尺寸计算如下【6】：查【1】表2.4得间隙值，。，。校核：，满足由【1】表2.6查得磨损系数X0.5。按式2-15、2-16 则3.7.3落料刃口计算【9】对外轮廓的落料，由于形状较为复杂，故采用配合加工法。此方法是先加工好凸模（或凹模）作为基准件，然后根据此基准件的实际尺寸，配做凹模(或凸模)，使它们保持一定的间隙。因此，只需在基准件上标注尺寸及公差，另一件只标注标称尺寸，并注明“尺寸按凸模（或凹模）配作，保证双面间隙”。这样，可放大基准件的制造公差。其公差不再受凸、凹模间隙大小的限制，制造容易并容易保证凸、凹模间的间隙。本工件的此道工序为落料，落料应以凹模为基准件，然后配做凸模。先做凹模，凹模磨损后，刃口的尺寸的变化有增大、减小、不变三种情况，如图所示。应按三种不同的情况分别进行计算：图33 冲孔件和凸模尺寸a) 凹模尺寸）凸模尺寸1）磨损后凹模尺寸变小（第一类）2）磨损后凹模尺寸变大（第二类）3）磨损后凹模尺寸不变（第三类），对于本次设计，凸、凹模刃口部分尺寸计算如下：当以凹模为基准件时，凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此均属于第一类尺寸。由【1】表2.6查得磨损系数X0.5。按【1】式2-18 则凸凹模外形、内孔工作部分尺寸分别与凹模、凸模实际尺寸按0.10.14mm双面间隙配作【7】。注意，凸凹模上孔心距尺寸按【1】式2-20计算，即 (3-4) 则凸凹模上孔边距尺寸S（本设计为）的计算分两种情况：当S随凹模磨损变大时(3-5) 当S随凹模磨损变小时(3-6) 显然本设计中S随凹模磨损变大，所以应按式计算(3-5) 落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制;冲孔部分按冲孔凸模为基准计算，冲孔凹模按间隙值配制。既以落料凹模、冲孔凸模为基准，凸凹模按间隙值配制【14】。 3.8 凸凹模刃口尺寸计算： 3.8.1. 刃口尺寸计算【5】对于孔 23 的凸凹模的制造公差表（附表四）查得凹=0.025mm, 凸=0.020mm 由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。因数由附表二公差等级查得， X0.5 D= (d+x)=（23+0.50.4）=23.2mm R=1/2d=5.1mm d=(23+0.40.5+0.132)=10.3 mm R=1/2d=5.15mm 冲孔：d=（23.2+0.132）=23.332mm 落料：D=（125-0.2）=29.87mm 3.8.2 落料凹模板尺寸【8】: 凹模厚度: H=Kb(15mm) K 值由（附表五）查得：K=0.2，则 H=O. 1 150=30 mm ，实取 25mm. 凹棋边壁厚:W1=1.2Hd=1.232=38.4mm , 实取45mm 凹棋板边长: L=b+2W=25+245=125mm 取凹模板宽 B=25+245=125mm 故确定凹棋板外形为:12512525mm。 3.8.3、凸凹模尺寸【8】: 凸凹模长度:L=hl+h2+h =16+10+24=50 (mm) 其中: h1:凸凹模固定板厚度 h2:一弹性卸料板厚度 h 附加长度(包括凸模进入凹棋深度，弹性元件安装高度等) 凸凹模内外刃口间壁厚校核:根据冲裁件结构凸凹模内外刃口最小壁厚为 24-9=15mm,据强度要求查表得，该壁厚为 4.9 mm 即可，故该凸凹模侧壁强度足够【18】. 3.8.4 冲孔凸模尺寸: 凸模长度:L 凸=h1+h2+h3+h=15+15+15+20=65mm 其中: hl凸模固定板厚 h2空心垫板厚 h3凹模板厚 h预留长度凸模刚度校核:该凸模不属于细长杆，刚度足够.强度校核压应力校核。校核公式为P孔/Fmin压式中 P孔冲空冲裁力，N, P孔=65.02 Kn Fmin=凸模最小断面面积，mm2, Fmin=(d/2)2=59.6 mm2压-凸模材料的许用压应力，Mpa查手册的压=(1000-1600)Mpa,取压=1200Mpa因为 P孔/Fmin=65.02 Kn/59.6mm2=1038MPa压所以凸模强度符合要求。3.8.5 冲孔刃口尺寸计算【6】对于 R80 的凸凹模的制造公差表（附表四）查得凹=0.025mm, 凸=0.020mm 由于凹凸ZmaxZmin，故采用凸模与凹模配合加工方法。因数由x系数表（附表六）查得，X0.5 则 D= (d+x)=（23+0.50.4）=23.2mm 凹按凸模尺寸配制，其双面间隙为 0.04 0.06mm. 其工作部分结构尺寸如图图4落料刃口尺寸图5 冲孔刃口3.9弹性元件的设计计算【19】根据卸料力1740N模具的结构采用4根弹簧，此时每根弹簧担负的卸料力为F0=436N。根据有关弹簧的规格初选弹簧规格为35mmx6mmx55mm.其具体参数是D=35mm,d=6mm,t=6.4mm,F=1024N, H2=13.2mm,H0=55mm,n=9.8,f=2.92mm计算H0=F0/F H2=436/1024 X13,2mm=5.62mm校核：设H1=2mm, H2=5mm,H=H0+H1+H2=5.6+2+5=12.6mm,由于13.212.6，即H2H所以，所选弹簧是合适的。3.10 其它模具零件结构尺寸【13】根据凹模板的尺寸和复合模形式特点并查标准JB/T-80673.1-1995，确定其它模具模板尺寸列于下表【6】：表3-1序号名称长宽厚（mm）材料数量1上垫板12512510T8A12凸模固定板1251251545钢13空心垫板1251251545钢14卸料板1251251045钢15凸凹模固定板1251251545钢16下垫板12512512T8A13.10.1 模架的选择【12】制件的材料厚度为2mm，冲裁间隙取为0.10.14mm，则单边间隙值为0.050.07mm，因而对模架的精度要求不算很高故选用对滑动导向后侧导柱模架。根据模板平面尺寸和工作区的要求，查【3】表58，选I级精度的模架125mm125mm（160190）mm。上模座（GB/T 2855.5-1990）：12512535；下模座（GB/T 2855.5-1990）：12512545；模具的导柱（GB/T 2861.1-1990）：A22h5150；模具的导套（GB/T 2861.6-1990）：22H68033；模柄（JB/T 7646.1-1994）：B3070；3.10.2 闭合高度【12】模具的闭合高度H为H=上模座厚度+上垫板厚度+ + 凸凹模厚度+下垫板厚度+下模座厚度-t (3-13)则：35+10+15+15+10+15+10+45=150mm模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度与最小装模高度之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为【19】：很明显，本模具的闭合高度符合要求【14】。 3.11 模具的零件设计与计算 3.11.1 凸模的外形尺寸【2】计算冲裁时所受的应力，有平均应力和刃口的接触应力 k 两种因为孔径 d=30mm，材料厚度 t=0.5mm dt, 凸模强度按1式k 式中： T冲件材料的厚度（mm） t=0.5mm； d凸模或冲孔直径（mm） d=30mm； 16 冲件材料抗剪强度（Mpa） 310Mpa；， k凸模刃口的接触应力(Mpa)； k凸模刃口的许用接触应力（Mpa）。 k =625Mpa1800Mpa 凸模在

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