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汽车备轮架加固板落料冲孔复合模设计论文.doc

汽车备轮架加固板落料冲孔复合模设计【复合模】【10张CAD图纸】

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关键词：: 汽车备轮架加固板落料冲孔复合模设计 cad图纸

资源描述：

汽车备轮架加固板落料冲孔复合模设计

39页 19000字数+说明书+10张CAD图纸【详情如下】

A0装配图.dwg

A2上垫板.dwg

A2凹凸模.dwg

A2凹模.dwg

A2固定板凹模.dwg

A2垫板.dwg

A3TU模板.dwg

A4.凸模.dwg

A4凸模.dwg

A4汽车备轮架加固板.dwg

汽车备轮架加固板落料冲孔复合模设计论文.doc

A0装配图.gif

A2凹模.gif

A2凹凸模.gif

A2垫板.gif

A2固定板凹模.gif

A2上垫板.gif

A3TU模板.gif

A4.凸模.gif

A4汽车备轮架加固板.gif

A4凸模.gif

QQ截图20150302211558.gif

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摘要

板料冲压加工是机械加工的一个重要组成部分，广泛应用与汽车、电器，电机和仪表等行业。冲压工艺方案和模具是实现加工工艺和保证冲压件质量、降低冲压件成本的重要手段。随着冲压技术的不断进步和冲压生产的迅速发展，对冲压设计工作提出了愈来愈高的要求

本次设计是针对汽车备轮架加固板的落料、冲孔的模具设计。设计中应用AutoCAD对其结构进行设计。本次设计一道工序完成，即落料、冲孔复合模的设计。设计集中考虑了模具的加工、装配量产以及冲压件的生产效率等因素并对其进行了详细的设计计算，以保证冲压加的精度。

关键词：落料；冲孔；冲压技术

Abstract

The sheet metal stamping is an important part of engineering industries, which is now widely used in many fields including automobiles, electric machineries, electric equipments and instruments. The stamping technology and die are an important means to achieve stamping, to ensure the quality of the stampings and to lower the cost of the workpiece. The development of stamping technology and increasingly demand on stamping products poses a severe requirement for stamping design which consists of structure design and process design .

The present paper describes the design process of punching - blanking die of reinforced plate of car spare wheel carrier, which design the die framework by Auto CAD. It can be finished by one forming process. To ensure the precision of the stampings, the designer includes a good many influencing factors such as die machining, die assembly and the production efficiency of the stampings and so on, also carry out detailed calculations.

Key words: punching blanking stamping technology

摘要I

AbstractII

1 绪论1

1.1模具工业在国民经济中的地位1

1.2冲压技术的现状及发展方向1

1.2.1冲压成形理论及冲压工艺方面2

1.2.2冲模设计与制造方面2

1.2.3冲压设备和冲压生产自动化方面4

1.3冲压工艺过程的制定4

1.3.1拟定冲压工艺过程的原始资料4

1.3.2确定冲压工艺过程的步骤及方法5

1.4本课题的主要研究内容6

2 冲压工艺设计和冲压力的计算7

2.1冲压件（汽车备轮架加固板）简介7

2.2冲压工艺分析和工艺方案分析8

2.2.1冲压的工艺分析8

2.2.2冲压工艺方案的确定8

2.3工件的毛坯尺寸计算8

2.4确定其搭边值9

2.5确定排样图10

2.5.1利用率的计算10

2.5.2确定排样图10

2.6计算各工序冲压力11

2.7本章小结12

3 落料、冲孔复合模的设计13

3.1模具零件刃口尺寸计算13

3.1.1尺寸计算原则13

3.1.2模具间隙的选择13

3.1.3尺寸分类14

3.1.4凸、凹模尺寸计算15

3.2冲模工作零件的设计与计算16

3.2.1凸模的计算和校核16

3.2.2凹模的计算和校核17

3.2.3凸凹模的计算和校核17

3.3本章小结19

4 模具结构零件设计20

4.1确定模具的结构形式20

4.1.1正、倒装结构的选择20

4.1.2定位方式的选择20

4.1.3卸料、出件方式的选择21

4.1.4导向方式的选择21

4.2冲模零件的设计21

4.2.1导向零件的设计21

4.2.2卸料装置22

4.2.3承料装置23

4.2.4挡料和导正装置23

4.2.5定位装置24

4.2.6出件装24

4.2.7固定板25

4.2.8垫板25

4.2.9模柄26

4.3螺钉的选择26

4.4上下模板（模座）26

4.5本章小结27

5 设备的选择28

5.1模具的压力中心28

5.2模具闭合高度的确定29

5.3压力机的选取30

5.3.1设备类型的选取30

5.3.2设备规格的选择30

5.4本章小结31

6 结论32

参考文献33

致谢34

1 绪论

冲压是机械制造中先进的加工方法之一，它利用压力机通过模具对板料加压，使其产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲压主要用于加工板料零件，所以也叫板料冲压。冲压加工的范围十分广泛，在电子工业产品的生产中，已成为不可缺少的加工方法之一，据概率统计，在电子产品中，冲压件的数量约占85%以上。冲压加工的汽车、电机、电器、仪器仪表等机械工业和国防工业以及日常生活用品方面，也占据着十分重要的地位。

1.1模具工业在国民经济中的地位

模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。

中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。有数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80%以上。当今世界正进行着新一轮的产业调整．一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战[1]。

冲压无论在技术还是经济方面和其它加工方法想比较都有许多独特的优点。在压力机的简单冲击下，能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其它方法难于加工甚至无法加工，其具体优点如下：

所加工的零件精度高、尺寸稳定，具有良好的互换行；

冲压加工是无屑加工，材料利用率高；

生产率高，生产过程容易实现机械化自动化；

操作简单，便于生产。

结论

备轮架加固板落料、冲孔模具的设计在老师以及同学的帮助下即将结束，经过为期三个多月的设计，关于这套模具已经绘制出装配图及其主要零件图。设计过程中，主要分为以下几个阶段：

首先是设计方案的确定。通过对工件的分析选择合适的工艺方案，确定由一道工序完成备轮架加固板的加工，即落料、冲孔复合模。接着根据工件的形状及板厚确定搭边值，绘制合适的排样图。

其次查阅大量资料，对落料、冲孔复合模的刃口尺寸及冲模主要零件进行科学的设计计算，为精确的设计打下良好的基础，以保证工件的良品率；设计中尽量选择标准件，即为制造加工节省时间，也节省了加工费用，又省去了校核的时间。对非标准件进行强度校核。

第三，根据模具的结构以及计算结果，复合模采用倒装结构，卸料及出件方式选择弹性卸料；对定位零件、挡料装置、卸料及出件装置、模座、模柄等零件进行选择。

最后，根据工件的形状确定压力中心；根据模具的结构确定模具的闭合高度；根据以上几章的计算和分析选取合适的压力机，为后续的生产加工做好了充分的准备。

在设计过程中，由于受个人水平和时间的限制设计中存在很多的缺点，有很多问题还有待解决。主要表现在以下几个方面：

1）由于本次设计中大量选择标准件，没有对其进行强度校核，可能在生产中存在一些问题。

2）在结构设计方面，没有对零件的结构进行全面的分析，在结构的优化设计方面还不完善。

作为一名即将毕业的材料专业的大学生，学好、应用好专业知识在以后的学习工作中是非常必要的。把此次设计中存在的问题带到以后的工作中去，认真学好模具设计。

参考文献

[1] 阎其风.模具设计与制造.北京：机械工业出版社，1998

[2] 孙凤勤主编.冲压工艺及模具设计.北京:机械工业出版社，2000

[3] 王渠东，丁文江.镁合金及其成形技术的国内外动态与发展.世界科技研究与发展，2004，（6）：39－45

[4] 肖景容主编.冲压工艺学，北京：机械工业出版社，2004

[5] 万胜战等编.冲压与塑压设备.北京:中国铁道出版社，1995

[6] 金晓淮.冲压毛坯优化排样CAD系统的研制.上海交通大学硕士学位论文，1998

[7] 李硕本编.冲压工艺学. 北京:机械工业出版社，1982

[8] 模具实用技术丛书编委会编.模具设计应用实例. 北京:机械工业出版社，1999.6

[9] 《冲模设计手册》编写组编.冲模设计手册. 北京:机械工业出版社，1999.6

[10] 石晓祥.基于知识的汽车覆盖件成形工艺设计系统的研究，上海交通大学博士学位论文，2001

[11] Wilson，F.W.Die design handbook，McGraw Hill，1985

[12] 李天佑编.冲模图册.北京: 机械工业出版社，1988

[13] H.Friedrich,S.Schumann,Research for a “new age of magnesium” in automotive industry. Journal of Materials Processing Technology 117 (2001) :276–281.

[14] 马正元.冲压工艺与模具设计，北京：机械工业出版社，1998，(5)：26-28

[15] 王新华主编.冲模结构图册，北京：机械工业出版社，2003

[16] 郭延辉，吴转萍.卡环弯曲工艺及模具设计，模具工业，2005，(3)：32-33

[17] 姜奎华主编.冲压工艺与模具设计，北京：机械工业出版社，2004

[18] 许发越主编.实用模具设计与制造手册，北京：机械工业出版社，2000

[19] 付宏生．冷冲压成形工艺与模具设计制造．北京：化学工业出版社，2004，35-52

[20] 徐政坤．冲压模具设计与制造．北京：化学工业出版社，2003，4-7

[21] 杨玉英．实用冲压工艺及模具设计手册．北京：机械工业出版社，2004，134-146

[22] 王笑培．冲压手册．北京：机械工业出版社，1990，45-68

内容简介：: 2011届毕业设计汽车备轮架加固板，落料冲孔复合模设计系、部：机械工程系学生姓名：指导教师：职称：讲师专业：材料成型班级：学号： 2011 年 6 月1摘要板料冲压加工是机械加工的一个重要组成部分，广泛应用与汽车、电器，电机和仪表等行业。冲压工艺方案和模具是实现加工工艺和保证冲压件质量、降低冲压件成本的重要手段。随着冲压技术的不断进步和冲压生产的迅速发展，对冲压设计工作提出了愈来愈高的要求本次设计是针对汽车备轮架加固板的落料、冲孔的模具设计。设计中应用AutoCAD对其结构进行设计。本次设计一道工序完成，即落料、冲孔复合模的设计。设计集中考虑了模具的加工、装配量产以及冲压件的生产效率等因素并对其进行了详细的设计计算，以保证冲压加的精度。关键词：落料；冲孔；冲压技术AbstractThe sheet metal stamping is an important part of engineering industries, which is now widely used in many fields including automobiles, electric machineries, electric equipments and instruments. The stamping technology and die are an important means to achieve stamping, to ensure the quality of the stampings and to lower the cost of the workpiece. The development of stamping technology and increasingly demand on stamping products poses a severe requirement for stamping design which consists of structure design and process design .The present paper describes the design process of punching - blanking die of reinforced plate of car spare wheel carrier, which design the die framework by Auto CAD. It can be finished by one forming process. To ensure the precision of the stampings, the designer includes a good many influencing factors such as die machining, die assembly and the production efficiency of the stampings and so on, also carry out detailed calculations. Key words: punching blanking stamping technology目录摘要IAbstractII1 绪论11.1模具工业在国民经济中的地位11.2冲压技术的现状及发展方向11.2.1冲压成形理论及冲压工艺方面21.2.2冲模设计与制造方面21.2.3冲压设备和冲压生产自动化方面41.3冲压工艺过程的制定41.3.1拟定冲压工艺过程的原始资料41.3.2确定冲压工艺过程的步骤及方法51.4本课题的主要研究内容62 冲压工艺设计和冲压力的计算72.1冲压件（汽车备轮架加固板）简介72.2冲压工艺分析和工艺方案分析82.2.1冲压的工艺分析82.2.2冲压工艺方案的确定82.3工件的毛坯尺寸计算82.4确定其搭边值92.5确定排样图102.5.1利用率的计算102.5.2确定排样图102.6计算各工序冲压力112.7本章小结123 落料、冲孔复合模的设计133.1模具零件刃口尺寸计算133.1.1尺寸计算原则133.1.2模具间隙的选择133.1.3尺寸分类143.1.4凸、凹模尺寸计算153.2冲模工作零件的设计与计算163.2.1凸模的计算和校核163.2.2凹模的计算和校核173.2.3凸凹模的计算和校核173.3本章小结194 模具结构零件设计204.1确定模具的结构形式204.1.1正、倒装结构的选择204.1.2定位方式的选择204.1.3卸料、出件方式的选择214.1.4导向方式的选择214.2冲模零件的设计214.2.1导向零件的设计214.2.2卸料装置224.2.3承料装置234.2.4挡料和导正装置234.2.5定位装置244.2.6出件装244.2.7固定板254.2.8垫板254.2.9模柄264.3螺钉的选择264.4上下模板（模座）264.5本章小结275 设备的选择285.1模具的压力中心285.2模具闭合高度的确定295.3压力机的选取305.3.1设备类型的选取305.3.2设备规格的选择305.4本章小结316 结论32参考文献33致谢34III1 绪论冲压是机械制造中先进的加工方法之一，它利用压力机通过模具对板料加压，使其产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲压主要用于加工板料零件，所以也叫板料冲压。冲压加工的范围十分广泛，在电子工业产品的生产中，已成为不可缺少的加工方法之一，据概率统计，在电子产品中，冲压件的数量约占85%以上。冲压加工的汽车、电机、电器、仪器仪表等机械工业和国防工业以及日常生活用品方面，也占据着十分重要的地位。 1.1模具工业在国民经济中的地位模具是工业生产的基础工艺装备，被称为“工业之母”。75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成型，绝大部分塑料制品也由模具成型。作为国民经济的基础工业，模具涉及机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛。中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大的动力。近10年来，中国模具工业一直以每年15%左右的增长速度快速发展。有数据显示，我国目前模具总产值已跃居世界第三，仅次于日本和美国，其中，汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个模具市场份额的80%以上。当今世界正进行着新一轮的产业调整一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战1。冲压无论在技术还是经济方面和其它加工方法想比较都有许多独特的优点。在压力机的简单冲击下，能获得壁薄、重量轻、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其它方法难于加工甚至无法加工，其具体优点如下：所加工的零件精度高、尺寸稳定，具有良好的互换行；冲压加工是无屑加工，材料利用率高；生产率高，生产过程容易实现机械化自动化；操作简单，便于生产。1.2冲压技术的现状及发展方向近十多年来，随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识，冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展，其特征是与高新技术结合，在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合，推动了先进冲压成形技术的形成和发展。其主要表现和发展方向如下。1.2.1冲压成形理论及冲压工艺方面冲压成形理论的研究是提高冲压技术的基础。目前，国内外对冲压成形理论的研究非常重视，在材料冲压性能研究、冲压过程中应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究方面均取得了较大的进展。特别是随着计算机技术的飞跃发展和塑性变形理论的进一步完善，近年来国内外已开始应用塑性成形过程的计算机模拟技术，即利用有限元(FEM)等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，根据分析结果，设计人员可预测某一工艺方案成形的质量问题，并通过在计算机上选择修改相关参数，可实现工艺及模具的优化设计。这样既节省了昂贵的试验费用，也缩短了制模周期2。研究推广能提高劳动生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺范围的各种冲压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出了精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺及无模多点成形工艺等精密、高效、经济的冲压新工艺3。其中，精密冲裁加工零件的厚度可达25mm，精度可达IT6IT7级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔性凸模或凹模来代替刚性凸模或凹模的软模成形工艺，能加工出用普通加工方法难以加工的材料和复杂形状的零件，在特定生产条件下具有明显的经济效果；采用爆炸等高效成形方法对于加工各种尺寸大、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的使用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑性成形，可以用一次成形代替多道普通的冲压成形工序，这对于加工形状复杂和大型板料零件具有突出的一种先进工艺技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点的成形设备，解决了多点压机成形法，从而可以随意改变变形路径与受力状态，提高了材料的成形极限，同时利用反复成形技术可消除材料内残余应力，实现无回弹成形。无模多点成形系统以CAD/CAT技术为主要手段，能快速经济地实现三维曲面的自动化成形4-6。1.2.2冲模设计与制造方面冲模是实现冲压生产的基本条件。在冲模的设计和制造上，目前正朝着以下两方面发展：一方面，为了适应高速、自动、精密、安全等大批量现代生产的需要，冲模块正向高效率、高精度、精密、高寿命及多功能方向发展，与此相适应的新型模具材料及其热表处理技术，各种高效、精密、数控、自动化的模具加工机床和检测设备以及模具CAD/CAM技术也正在迅速的发展；另一方面，为了适应产品更新和试制或小批量生产的需要，锌基合金冲模、聚氨酯橡胶冲模、薄板冲模、钢带冲模、组合冲模等各种简易冲模及其制造技术也得到了迅速发展7。精密、高效的多工位及多功能级进模和大型复杂的汽车覆盖见冲模代表了现代冲模的技术水平。目前，50个工位以上的级进模进距精度可达2m，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可以完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精密多工位级进模，如某机电一体化的铁芯精密自动化多功能级进模，其主要零件的制造精度可达25m，进距精度23m，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生成套轿车覆盖件模具，在设计制造的方法、手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外相比还存在一定的差距8。模具材料及热处理与表面处理工艺对模具加工质量和寿命的影响很大，世界各主要工业国因此在此方面的研究取得了较大进展，开发了许多的新钢种，其硬度可达HRC5870。如火焰淬火钢可局部硬化，且无脱碳；我国研制的65Nb、LD和CD等新钢种，具有如加工性能好、如处理变形小、抗冲击性能佳等特点。与此同时，还发展了一些新的热处理和表面处理工艺，主要有气体软氮化、离子氮化、渗硼、表面涂镀、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积(PVD)、激光表面处理等。这些方面能提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，使模具寿命大大延长9-11。模具制造技术是现代化模具工业发展的基础。计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正在向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代化模具制造技术。其中高速铣削加工、精密磨削及抛光技术、数控测量代表了现代冲模制造的技术水平12。高速铣削加工不但具有加工速度高及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为15000-40000r/min，加工精度一般可达到10m，最好的表面粗糙度Ra1m），而且与传统切削加工相比较具有温度低、切削力小，因而可加工热敏材料和钢性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可以实现硬材料加工；电火花铣削加工是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工，因此不用制造昂贵的成形电极，精密磨削及抛光已开始使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备技术；模具加工中的检测技术也取得了很大发展，现代三坐标测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗震能力、严密的除尘措施和简单的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能13。此外，利用RPM技术快速成形三维原型后，通过陶瓷精铸、电弧涂喷、消失模、熔模等技术可快速制造各种成形模。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽车的高强度树脂浇注成型的树脂冲模用在国产轿车调试中，具有制造精度较高、周期短、费用低等特点，达到90年代国际水平，为我国轿车试用和小批量生产开辟了新的途径14。模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，从而显著缩短模具设计与制造的周期，降低生产成本，提高产品质量。1.2.3冲压设备和冲压生产自动化方面性能良好的冲压设备是提高冲压生产水平的基本条件，高精度、高寿命、高效率的冲模需要高精度、高自动化的冲压设备相匹配。为了满足大批量高速生产的需要，目前冲压设备也由单工位、单功能、低速压力机朝着多工位、多功能、高速和数控方向发展，加之机械手乃至机器人的大量应用，使冲压生产效率得到大幅度提高，各式各样的冲压自动线和高速自动压力机纷纷投入使用。如在数控四边折弯机中送入板料毛坯后，在计算机程序控制下便可依次完成四边弯曲，从而大幅度提高精度和生产率；在高速压力机上冲压电机定转子冲片时，一分钟可冲几百片，并能自动叠成定、转子铁芯，生产率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97%；工称压力为250KN的高速压力机的滑块行程次数已达2000次/min以上。在多功能压力机方面，日本本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5min时间就能自动完成换模、换料和调整工艺参数等工作。近年来，为了适应市场的竞争，对产品质量的要求越来越高，且其更新换代的周期大为缩短。冲压生产为适应这一新的要求，开发了多种适合不同批量生产的工艺、设备和模具15。1.3冲压工艺过程的制定冲压件的生产过程通常包括原料的准备、各种冲压工序的加工和其他必要的辅助工序（如退火、酸洗、表面处理等）16。对于某些组合件或精度要求较高的冲压件，还需经过切削加工、焊接或铆接等才能最后完成制造的全过程。指定冲压工艺过程就是针对某具体的冲压件恰当地选择各工序的性质，正确确定坯料尺寸、工序数量和工序件尺寸，合理安排各冲压件工序及辅助工序的先后顺序及组合方式，以确保产品质量，实现高生产效率和低成本生产。同一冲压件的工序方案可以有多种，设计者必须考虑多方面的因素和要求，通过分析比较，从中选择出技术上可行、经济上合理的最佳方案。1.3.1拟定冲压工艺过程的原始资料制定冲压工艺过程应在收集、调查、研究并掌握有关资料的基础上进行。原始资料主要包括以下内容。a、冲压件的零件图及使用要求冲压件的零件图对冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及有关技术条件作出明确的规定，它是制定冲压工艺过程的主要依据17。而了解冲压件的使用要求及在机器中的装配关系，可以进一步明确冲压件的要求，并且在冲压件工艺性较差时向设计部门提出修改意见，以改善零件的冲压工艺性。当冲压件只有样件而无图样时，一般应对样件测绘后绘制出图样，作为分析与设计的依据。b、冲压件的生产批量及定型程度冲压件的生产批量及定型程度也是制定冲压件工艺过程中必须考虑的重要内容，它直接影响加工方法及模具类型的确定。c、冲压件原材料的尺寸规格、性能及供应状况冲压件原材料的尺寸规格是确定坯料形式和下料方式的依据，材料的性能及供应状态对确定冲压件变形程度与工序数量、计算冲压力、要否安排热处理辅助工序等都有重要的影响。d、冲压设备条件工厂现有冲压设备的类型、规格、自动化程度等是确定工序组合程度、选择各工序压力机型号、确定模具类型的主要依据。e、模具制造条件及技术水平冲压工艺与模具设计要考虑模具的加工。模具制造条件及技术水平决定了制模能力，从而影响工序组合程度、模具结构与精度的确定。f、有关的技术标准、设计资料与手册制定冲压工艺过程与设计模具时，要充分利用与冲压有关的技术标准、设计资料与手册，这有助于设计者进行分析与设计计算、确定材料与尺寸精度、选用相应标准和典型结构，从而简化设计过程、缩短设计周期、提高工作效率。1.3.2确定冲压工艺过程的步骤及方法1）工件的分析（1）冲压件的功用与经济性分析了解冲压件的使用要求及在机器中的装配关系与装配要求。（2）冲压件的工艺分析根据冲压图样和样件，分析冲压件的形状、尺寸、精度及所用材料是否符合冲压工艺要求。2）工艺方案的分析与确定冲压件进行工艺分析的基础上，便可着手确定冲压方案。确定冲压工艺方案主要是确定各次冲压加工的工序性质、工序数量、工序顺序和工序组合方式。冲压工艺方案的确定是制定冲压工艺过程的主要内容，需要综合考虑各方面的因数，有的还需要进行必要的工艺计算，因此，实际确定时通常先提出几种可能的方案，再在此基础上进行分析、比较和择优。（1）冲压工序性质的确定冲压工序性质是指成形冲压件所需冲压工序种类，如落料、冲孔、切边、弯曲、拉深、翻孔、翻边、胀形、整形等都是冲压加工中常见的工序。（2）工序数量的确定工序数量是指同一性质的工序重复进行的次数。工序数量的确定主要取决于零件几何形状复杂程度、尺寸大小与精度、材料冲压成型性能、模具强度等，与冲压工序性质有关。（3）工序顺序的确定冲压各工序的先后顺序，主要决定于冲压变形规律和零件质量要求，如果工序顺序的变更并不影响零件质量，则应当根据操作、定位及模具结构等因素确定。顺序的确定一般可按下列原则进行: 工序的先后顺序应保证每道工序的变形区为相对弱区，同时非变形区应为相对强区而不参与变形。前工序成形后得到的符合零件图样要求的部分，在以后各道工序中不得在发生变形。工件上所有的孔，只要其形状和尺寸不受后续工序的影响，都应在平面配料上先冲出。对于带孔的或有缺口的冲裁件，如果选用单工序模冲裁，一般先落料、再冲孔。对于带孔的弯曲件，孔边与弯曲变形区的间距较大时可以先冲孔，后弯曲。带孔的拉深件，一般来说，都是先拉深，后冲孔。对于多角弯曲件，应从弯曲时材料的变形和运动两个方面来考虑安排弯曲的先后顺序，一般是先弯外角。再弯内角。冲压件需要整形或校平等工序时，均应安排在工件基本成形以后进行。1.4本课题的主要研究内容本课题是汽车备轮架加固板落料冲孔复合模设计，他融合了冲压成形原理、冲压工艺、冲压模具设计等内容。因此要做好此设计，就必须掌握冲压工艺过程编制、复合模具设计的基本方法。故首先对汽车备轮架加固板进行冲压工艺分析，进行设计计算，得出各种参数，合理的选择冲压设备，确定压力机的技术参数。最终确定模具的具体结构。2 冲压工艺设计和冲压力的计算2.1冲压件（汽车备轮架加固板）简介备轮架加固板（如图2.1所示）的主要作用是增加汽车备轮架强度。，本次设计的备轮架加固板为中国第一汽车制造厂生产汽车的一个零件，对其进行测绘、研究。1）备轮架加固板的特性如下：外形简单。结构简单，形状规则对称。备轮架加固板造价低，适于批量生产。2）产品加工材料的选择根据上述介绍，选取工件的材料及特性如下：选取材料为：SPCCSB（冷轧板），选用08此种钢材广泛用于汽车制造业。材料的其它特性见表1：表1 SPCCSB材料的特性材料名称牌号状态抗剪强度/MPa抗拉强度1/MPa伸长率（%）优质碳素结构钢08已退火26036033045032图1 工件图2.2冲压工艺分析和工艺方案分析2.2.1冲压的工艺分析零件外形对称，无尖角、凹陷或其他形状突变，系典型的板料冲压件。1）工件的外形及内形分布均匀，无尖锐的角，符合冲裁要求。2）孔边距a1.5（圆孔=1.5），符合冲裁要求。3）工件无细长的旋臂与窄槽，模具结构简单，适合冲裁。4）材料为优质碳素结构钢，是常用的冲裁材料，具有良好的冲裁性能。工件尺寸属于装配要求精确尺寸，此尺寸可定为加工尺寸。7）成型件的尺寸要求不高，表面粗糙度要求不大，变形量很小，不会引起破裂，在成形过程中无需增加预成型工艺，可以一次成型。综上所述，此工件适宜冲裁。2.2.2冲压工艺方案的确定经过对冲压件（备轮架加固板）的工艺分析后，结合产品图进行必要的工艺计算，并在分析冲压工艺类型、冲压次数、冲压顺序和工序组合方式的基础上，提出各种可能的冲压分析方案。1）冲压的几种方案（1）落料、冲孔、单工序模具生产。（2）落料、冲孔复合模模具生产。（3）落料、冲孔连续进行采用级进模生产。方案一：结构简单，需要三道工序，三套模具才能完成工件的加工，成本高。方案二：加工工序减少，节省加工时间，制造精度高，成本相应减少，提高了劳动生产率。方案三：在方案二的基础上加大了制造成本，既不经济又不实惠。一个工件往往需要经过多道工序才能完成，编制工序方案时必须考虑两种情况：单工序模分散冲压或工序组合采用复合模连续冲压，这主要取决于冲压件的生产批量，尺寸大小和精度等因素。通过产品质量、生产率、设备条件、模具制造和寿命、操作安全以及经济效益等方面的综合分析，比较决定采用方案二。即：落料、冲孔成品。2）各加工工序次数的确定根据工件的形状和尺寸及极限变形程度可进行以下决定：落料、冲孔一次成型，2.3工件的毛坯尺寸计算由于工件主要成型的工序是落料、冲孔,工件变形量不是很大，可以直接落下工件的实际尺寸，根据冲模设计手册可知毛坯尺寸计算如下：毛坯的长度：L=150+1062=362mmL1=106mmL2=150mmL3=106mm毛坯的宽度：B=48+143+65=256mmB1=48mmB2=143mmB3=65mm所以毛坯形状及尺寸如图2.2所示：图2 零件图 2.4确定其搭边值考虑到成型范围，应考虑以下因素：1）料的机械性能软件、脆件搭边值取大一些，硬材料的搭边值可取小一些。2）冲件的形状尺寸冲件的形状复杂或尺寸较大时，搭边值大一些。3）材料的厚度厚材料的搭边值要大一些。4）材料及挡料方式用手工送料，且有侧压装置的搭边值可以小一些，用侧刃定距的搭边值要小一些。5）卸料方式弹性卸料比刚性卸料大搭边值小一些。综上所述，根据冲模设计手册确定其搭边值：工件侧面搭边值：a=4.0mm条料宽度：B=L+2a=256+24=264mm2.5确定排样图2.5.1利用率的计算一段条料能冲出的工件的重量与这段条料重量之比的百分数称为材料利用率。由于板料冲裁时板厚时一定的，所以材料利用率可用面积之比，即一段条料的有效面积与这段条料的面积之比，来代替重量之比。同一个工件，排样不同时，材料利用率也会不同，材料利用率越高越省料，因此，材料利用率是判断排样是否经济的重要参数，以下便通过计算材料利用率来判断所用排样方法是否合理。本零件使用条料坯料，准确的材料利用率应考虑导料头、料尾的材料消耗，按下式计算整条料的材料利用率：公式 (2.1)式中 K 材料利用率（%）； n 条料上生产的冲件数； a 每一冲件的面积（mm2）； A0 条料面积（mm2）。根据以上数据，确定两工件间的搭边值：a1=4mm；工件侧面搭边值：a2=5mm。a=256362-(48+191)73/22-15043-15072-28522-(142)2-(5.52)2-(5.52)- (10.52)=72793.45272794mmn=(1500-4)/372 =4.02；取n=4K=(195906.363)/(3701000)100=71.05。2.5.2确定排样图排样图2.6计算各工序冲压力1）冲裁力为了合理设计模具和正确选用压力机，就必须计算冲裁力。计算公式如下：公式（2）式中 P0 冲裁力（N）；材料抗剪强度（MPa）； L 材料轮廓长度（mm）； t 材料厚度（mm）。本次设计中，工件的轮廓长度：L1=106+72+150+72+106+165+163.33+48+33.5+43+150+43+33.5+48+163.33+65+65=1361.66mm；L2=112+21+282+524=311.62mm；L=L1+L2=1361.66+311.62=1673.28mm；已知t=4.0mm，则 P0=3001673.284.0=2007936(N)；则 P=1.3P0=1.32007936=2610316.8（N）2611KN2）卸料力卸下包在凸模上材料所需要的力一般叫做卸料力。卸料力的计算公式如下：公式（3）式中Px卸料力（KN）；Kx卸料力系数，查表取0.04； P冲裁力（KN）。则 Px=0.042611=104.44KN。3）推料力顺着冲裁方向推出卡在凹模里的材料所需的力，一般叫做推料力。推料力的计算公式如下：公式（4）式中 PT推料力（KN）； KT推料力系数，查表取0.045； n 卡在凹模里的料的个数n=h/t，其中，h为凹模刃壁垂直部分高度（mm）；t为料厚（mm）；PT=0.0452611=117.5KN4）顶料力逆着冲裁方向顶出卡在凹模里的料所需要的力一般叫做顶料力。顶料力的计算公式如下：公式（5）式中 PD顶料力（KN）； KD顶料力系数，查表取0.05；PD=0.052611=130.55KN，则根据式2.6得出，总的冲压工艺力为：公式（6）F=2611+104.44+117.5+130.55=2833.5KN则落料、冲孔复合模选择冲床时的总压力为F总=1.3F=3116.85KN。2.7本章小结本章介绍了冲压件（备轮架加固板）的主要特征，通过对其分析确定合适的冲压方案：即落料、冲孔复合模。根据零件尺寸确定毛坯尺寸和形状，从而确定其搭边植，绘制出排样图。通过毛坯尺寸计算各工序的冲压力，为冲压设备的选择打好基础。3 落料、冲孔复合模的设计3.1模具零件刃口尺寸计算3.1.1尺寸计算原则刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证。生产实践中存在如下问题：1）由于凸凹模之间存在间隙，使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的，且落料大端尺寸等与凹模尺寸，冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。2）在测量与使用中，落料件是以大端尺寸为基准，冲孔孔径是以小端尺寸为基准。3）冲裁时，凸凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模愈磨愈小，凹模愈磨愈大，结果使间隙愈用愈大。由此，在决定模具刃口尺寸及其制造公差时，应考虑：1）落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落料模时，以凹模为基准，间隙取在凹模上。2）设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件的尺寸公差范围内的较大尺寸。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。凸凹模间隙择取最小合理间隙值。3）确定冲模刃口制造公差时，应考虑制件的精度要求。根据以上原则：落料部分以落料凹模为基准计算，落料凸模按间隙值配制。由于此工件属薄板料的冲裁件，因此采用凸凹模配合加工。3.1.2模具间隙的选择模具间隙是指凸凹模刃口间缝隙的距离，用C表示，俗称单面间隙。双面间隙用Z表示。弯曲V形工件时，凸、凹模间隙是靠调整压力机闭合高度来控制的，不需要在模具结构上确定间隙。以下为落料、冲孔复合模间隙的确定：1）冲裁间隙对冲裁件质量的影响冲裁件质量是指切断面质量，尺寸精度及形状误差。切断面应平直、光洁，即无裂纹、撕裂、夹层、毛刺等缺陷。零件表面应尽量可能平整，即穹弯小。尺寸应保证不超过图纸规定的公差范围。当把凸、凹模间隙值控制在一定范围内时，冲件比较平直、光洁、毛刺很小，且所需冲裁力小。间隙过小时，在断面出现挤长的毛刺。间隙过大时，材料的弯曲与拉深增大，材料易破裂，致使制件光亮带减小，塌角与断裂斜度都增大，毛刺大而厚。2）间隙对冲裁力的影响当间隙小于合理间隙时，不仅冲裁力增大，而且剪切力减小。3）间隙对模具寿命的影响为了提高模具的寿命，一般采用较大的间隙。若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造光洁度、精度，改善润滑条件，以减小磨损。4）凸、凹模间隙的确定根据以上条件综合确定：间隙选择：选择型，间隙适中，R减小，正常，拉毛正常。则根据冲模设计手册，落料、冲孔复合模刃口始用间隙为：2Cmax=0.58mm，2Cmin=0.5mm 1/2Zmax=0.22mm，1/2Zmin=0.16mm3.1.3尺寸分类工件毛坯尺寸如图2.2所示，将工件尺寸进行分类如下：1）外形尺寸A类：刃磨后凹模尺寸两边增大的，把产品零件图尺寸化成A0-，为工件公差；106=1060-0.87mm65=650-0.74mm48=480-0.62mm33.5=33.50-0.62mm2）内形尺寸B类：刃磨后凹模尺寸两边减小的，把产品零件图尺寸化成E+0 150=1500+1mm 11=110+0.43mm21=210+0.52mm 52=520+0.74mm 14=140+0.43mm3）中心距尺寸C类：该尺寸与刃磨无关，把产品零件图化成L/272=720.37mm43=430.31mm3.1.4凸、凹模尺寸计算孔11=110+0.43mm、21=210+52mm、14=140+0.43mm、52=1500+0.74mm的圆形凸模和凹模分开加工，其余尺寸配合加工，先做凸模，配做凹模，用复合模冲工件，落料凹模刃壁垂直。1）分开加工的尺寸先计算分开加工的尺寸：E0+=110+0.43mm根据模具设计手册查表得：当t=4.0mm时，2Cmax=0.58mm，2Cmin=0.5mm即 1/2Zmax=0.22mm，1/2Zmin=0.16mm查模具设计手册得需满足以下两式：0.4（2Cmax-2Cmin）即0.032mm-Ms =0.2mm；查表取Ms=0.05mm,即0.15mm比较0.032mm与0.15mm，取=0.032mm=0.58-0.0.5-0.032=0.058mm 公式（7）其中，E=11，N7查表按=0.43，=0.064mm得N7=0.145mm,因Ms=0.05mm，查表得N2=0.015。故 dE =11+0.145+0.015=11.16mm 公式（8）=11.16+0.22=11.38mm。故凸模为11.380-0.032，凹模为11.380+0.058。依次类推可得：E1+=210+0.52mm时，凸模为21.380-0.032，凹模为21.380+0.058E2+=520+0.74mm时，凸模为52.380-0.032，凹模为52.380+0.058E3+=140+0.43mm时，凸模为14.380-0.032，凹模为14.380+0.0582）配合加工尺寸配合加工的尺寸计算如下：孔类尺寸3.2冲模工作零件的设计与计算3.2.1凸模的计算和校核1）凸模的结构形式落料、冲孔复合模的冲孔凸模选用带台肩的凸模，此凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下，基本形状如图3.1所示：2）凸模的长度计算根据模具的具体结构形式，冲孔凸模固定板厚度h1=32mm；落料凹模厚度取h2=66mm；凸模进入凹模的深度为1mm。则冲孔凸模总长为：L= h1+ h2+1=20+28+1=98mm。则根据模具设计大典，落料、冲孔模凸模选择圆凸模A1198-T10A、A2198-T10A，代号为JB/T 8057-1995。图4 凸模图3）凸模强度校核凸模长度确定后，为防止纵向失稳和折断，应进行凸模承压能力和抗弯能力的校核。冲裁时凸模所受的应力，有平均压应力和刃口的接触应力k两种。孔径大于冲件材料厚度时，接触应力大于平均压应力，因而强度核算的条件是接触应力小于或等于凸模材料的许用应力，孔径小于或等于冲件材料厚度时，强度核算条件可以是平均压应力小于或等于凸模材料的许用应力。本次设计中，凸模材料选取T10A，HRC5660。本次凸模校核采用以下公式进行校核：公式（9）式中 t 冲件材料的厚度（mm）；dmin 圆形凸模最小截面的直径（mm）；凸模最小断面的压应力（MPa）；凸模材料许用压应力，对于常用合金模具钢，可取18002200MPa。则=4（4.0/11）300=436.36MPa200150mm），冲件料厚（1.53mm），经查表取壁厚为35mm。则凸模长L=98+235=168mm；宽B=75+235=145mm。则凹模外形尺寸为LBh=16814548对照矩形落料凹模外形尺寸表，将上述尺寸改为500mm400mm72mm。3.2.3凸凹模的计算和校核凸凹模存在于复合模中，在本次设计中，它既是冲孔凹模，又是落料凸模，它的内外缘均为刃口，内外缘之间的壁厚决定冲裁件的尺寸，不像凹模那样可以将外缘轮廓尺寸扩大，所以从强度考虑，壁厚受最小值限制。凸凹模的最小壁厚受冲模结构影响。凸凹模装于上模（正装复合模）时，内孔不积存废料，胀力小，最小壁厚可以小一些；凸凹模装于下模（倒装复合模）时，如果是柱形孔口，则内孔积存废料，胀力大，最小壁厚要大一些。作为冲孔凹模时，选为柱形孔口锥形凹模，刃口强度高，修磨后孔口尺寸不变，但在孔口内可能积存工件和废料，增加冲裁力和孔壁的磨损，磨损后每次的修磨量较大，凹模的总寿命较低，这种型式的凹模适用于形状复杂、精度要求较高的工件的冲裁。其通过2个沉头螺钉，紧固在凸凹模固定板上，以保证卸料时凸凹模的稳定及下次冲压时的精度。其结构形式如下图5所示：图5 凹凸模结构图根据模具设计与制造，查表得：。其材料为Cr12,热处理硬度为HRC5862,根据经验，选取凸凹模的厚度为104mm。3.3本章小结本章论述了落料、冲孔复合模刃口尺寸的计算。主要是冲孔凸模、落料凹模和凸凹模的刃口尺寸。通过科学计算进行强度校核，以保证冲压件的精度。334 模具结构零件设计4.1确定模具的结构形式根据冲压工艺过程选定的模具类型，此次工艺选取的是落料冲孔复合模，压弯模具的结构形式。确定模具形式时综合考虑冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求及冲压设备与制模条件，操作方便与安全的前提下，应解决模具的正、倒装结构选择和定位、卸料、导向方式的选择等。4.1.1正、倒装结构的选择复合模的结构特点主要表现在具有复合形式的凸凹模，它既起落料凸模作用，又起冲孔凹模的作用。当凸凹模装在下模，落料凹模装在上模，成为倒装复合模。反之称为正装复合模。本次设计的落料、冲孔复合模就采用倒装复合模的结构。这种结构冲孔废料由凸凹模孔下漏出，结构简单，操作方便。4.1.2定位方式的选择为保证冲压质量和稳定冲压生产过程，冲压用毛坯（条料、带料、单个毛坯等）在模具中必须具有正确的位置。因此，定位方式的选择，是模具结构设计的重要内容。根据毛坯的形状、尺寸和模具结构的不同，可用不同的定位方式，各种定位方式应满足以下要求：保证定位的可靠性定位至少应有三个支承点（通常采用支承面），两个导向点及一个定程点，定位的支承点及导向点之间应有足够的距离，以保证毛坯定位稳定。保证操作的稳定性若条料从右到左送进时，导向点应设在右侧；若条料从前向后送进时，导向点应设在左侧。保证定位的精确性多工序联合冲压时，应有初始定位和最终定位位置。保证定位基准的准确性多道工序在多副模具上冲压时，应力求前后工序的定位基准一致，这有利于冲压质量和模具的设计与制造。根据定位零件的功能不同，常见的定位方式有以下几种：1）条料在模具中的定位方式，控制条料的送进距离。零件包括挡料销、定距侧刃、导正销。挡料销又分为固定式、活动式和初始挡料销三种，可用于各种类型的模具。定距侧刃和导正销多用于级进模，分别起初始定位和精确定位的作用。2）控制条料的送进方向。定位零件包括导料板、侧压板。导料板可用于各种模具，有时也可用两个导料销代替。侧压板常用于级进模，以保证条料沿着导料板基准面送进。4.1.3卸料、出件方式的选择在确定模具结构形式时，必须选择确定其卸料、出件的方式。模具的卸料方式包括刚性卸料、弹性卸料和废料切刀卸料三种，出件方式包括刚性推件和弹性推件两种。选择卸料出件方式时，应综合考虑模具类型、工件质量要求及操作方便等因素，以使模具结构简单，工件安全可靠。根据上述原则采用弹性卸料和弹性推件方式。4.1.4导向方式的选择一般来说，对于单工序模的弯曲模、拉深模以及其他简单成型模，由于凸凹模的单边间隙较大，压力机滑块导轨的导向精度一般能满足凸凹模对中的要求，故各类模具大都不采用导向装置。对于生产批量较小，工件精度较低，冲裁厚料的单工序模，也不考虑导向装置。但因冲裁间隙较小，故对压力机滑块导轨的导向精度要求精度较高。无导向模的主要优点是加工制造简单，模具成本低。缺点是模具在压力机上的安装调整不方便，且模具寿命和工件的质量不如有导向的模具高。对于复合模、级进模和工件质量要求较高或生产批量要求较大的模具，均采用导向装置。模具的导向方式主要分为滑动导柱导套、滚动导柱导套和导板导向三种。4.2冲模零件的设计4.2.1导向零件的设计导向零件用来保证上模相对于下模的正确运动，其导向方式主要为滑动式导柱导套、滚动式导柱导套和导板导向三种。本次设计中模具选择滑动式导柱导套。1）安装尺寸要求导柱直径一般在1660mm之间，长度在90320mm之间。选择导柱时应考虑到模具的闭合高度要求。即在模具处于最低工作位置时，导柱上端面与上模板之间的距离不能小于1015mm之间，以保证凸凹模多次刃磨而使模具闭合高度变小时，导柱也不会影响正常工作，导柱下端面与下模板下端面的距离一般取23mm，以保证下模板在压力机工作台上安装和固定。导套上端面与上模板的上平面的距离应大于3mm.根据上述原则，本次设计的落料、冲孔复合模采用滑动导柱导套导向方式。如图4.1、4.2所示。落料、冲孔复合模采用：A型导柱 50350 GB/T2861A型导套 5015863 GB/T2861 图6 导柱图7 导套2）尺寸配合要求导柱导套分别压入下模板和上模板的安装孔中，一般采用过盈配合H7/r6。导柱与导套之间采用间隙配合H7/h6或H6/h5。其配合精度主要取决于冲压件工序性质，冲压件的精度以及模具寿命等要求。对于一般模具，通常取间隙配合H7/h6。对于冲裁件间隙较小（小于0.03mm）的模具，或者结构复杂的模具，级进模，或者要求寿命较长的硬质合金模，应选用间隙配合H6/h5。3）材料及热处理要求导柱、导套一般选用20号钢制造，为了满足其配合表面的硬度，耐磨性及一定韧性的要求，应进行表面的渗碳处理，渗碳层深度为0.81.2mm，渗碳后的淬火硬度为5862HRC。配合表面粗糙度应不大于0.8m。4.2.2卸料装置1）卸料板尺寸合理的卸料板结构形式是模具能否正常工作的重要环节之一。卸料板除了进行卸料外,在某些结构的模具中还起到保护凸模的重要作用,选用时要根据凹模周界以及模具的具体结构形式进行选择。 2）卸料螺钉的结构形式在本次设计中，卸料螺钉采用圆柱头内六角卸料螺钉，查阅模具设计大典（第619页）选取的卸料螺钉为M12和M16两种，如图4.3所示，材料为45钢，热处理硬度为3540HRC。3）卸料螺钉的尺寸根据以上，选取卸料螺钉为：M12137 GB/T3098.3M16146 GB/T3098.3图8 圆柱头没六角卸料螺钉4.2.3承料装置承料板的作用是扩大冲压材料受承托的部分，以便于送进。本次设计中采用了承料装置，用以保证送料时定位的精度。通过一个螺栓固定在橡胶上。其具体尺寸为：50040032，材料为Q235。4.2.4挡料和导正装置挡料装置对人工送料提供进给量的依据。当材料与挡料装置的定位面（边）接触时，即停止进给。在材料需要于模具内更精密定位时，应采用导正销将材料导正。导正销不仅可用于人工送料，也能用于自动送料。挡料装置在单工序落料或复合模中，主要作用是保持冲件轮廓的完整和适量的搭边。根据模具的结构形式，本次设计的落料、冲孔复合模中，当模具闭合后不允许挡料销的顶端高出材料，所以此套模具中采用活动挡料销。其结构形式如图4.4所示，它利用压缩弹簧上下活动，广泛应用于复合模中。根据上述原则，查阅模具设计大典，确定落料、冲孔复合模中采用导正销和挡料销。选择技术条件按JB/T7653-1994的规定，分别为：挡料销 1016 JB/T 7649.5，材料为45钢；导料销 1016 JB/T 7649.5，材料为45钢。图9 挡料装置4.2.5定位装置定位装置保证工序件进行后续冲压时，在模具内占有正确的位置，常用的定位装置有定位销和定位板两类。定位销沿工件外形布置。根据模具结构需要，采用销对垫板、凸凹模固定板进行定位，查阅模具设计大典，选择销16114 GB/T 119.1。如图4.5所示。图10 销4.2.6出件装根据模具的结构，出件装置选择弹性卸料。1）高度计算在落料、冲孔复合模中下模和上模均采用此种卸料方式，选择的弹性体为：聚氨酯弹性体 6016.540 JB/T7650.9-1995；根据模具结构，落料、冲孔复合模的上、下模选取高为40mm的聚氨酯弹性体。2）受力计算橡胶受压时应力和应变的关系，也可用弹性模量表示，即公式（12）式中 E弹性模量（MPa）； P压力（N）； F承压面积（cm2）；压缩应变（%）。但是橡胶的弹性模量，不是一个常数，而是随材料牌号、应变量和形状系数K而变化。形状系数是橡胶承压面积和自由膨胀表面积的比值。对于外径为D、内径d、高h的空心圆柱体，其形状系数为公式（13）则经过计算得出=0.271825，查表取弹性模量为48MPa。承压面积F=26.13 cm2，压缩应变=25%。则压力P=1004826.1325=383497（N）。4.2.7固定板固定板分为圆形固定板和矩形固定板两种，在本次设计中选择的均为矩形固定板。应用于凸模结构，设计时应注意以下几点：1）凸模固定板的厚度一般选取凹模厚度的0.6至0.8倍，其平面尺寸可与凹模、卸料板外形尺寸相同，但还应考虑紧固螺钉和销钉的位置。2）固定板的上下表面应磨平，并与凸模安装孔的孔轴线垂直，固定板基准面的粗糙度为1.6至0.8m。3）凸模安装孔与凸模采用过渡配合H7/r6，压装后端面要磨平。4）固定板材料一般采用Q235或45钢，无须热处理淬硬。在本次设计中：凸模固定板选择500mm400 mm32 mm；凸凹模固定板选择500mm400 mm32 mm。4.2.8垫板垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力，以降低模板所受的单位压力，防止模板被局部压陷。模具中最为常见的是凸模垫板，它被装于凸模固定板和模板之间，模具中是否加装垫板，要根据模板所受的压力大小进行判断，模板所受的单位压力计算公式是：公式 (14)式中模板承受的压应力（MPa）；F冲裁力（N）；A凸模固定端面积（mm2）；模板材料的许用压力（MPa）；对于HT250，=90至140 MPa,对于ZG310570，=110至150 MPa。当时，必须使用垫板。垫板的外形尺寸可以与固定板相同，其厚度一般取310mm。垫板材料为45钢或T8A钢，淬火硬度为43至48HRC。垫板的上下表面应磨平，表面粗糙度Ra为1.6至0.8m，以保证平行度要求。本次设计的垫板选取厚度为20mm，材料为T8A的矩形垫板。4.2.9模柄在本次设计中采用的模柄为凸缘模柄，材料为Q235，技术条件按照JB/T 7646-1994的规定，选用B型模柄，代号为B76136 JB/T 7646.31994。4.3螺钉的选择紧固螺钉选择的为内六角圆柱螺钉，螺纹规格为d=M12和M16,性能等级为8.8级，表面氧化的A级内六角圆柱头螺钉，代号为GB/T 70.1。在本次设计中，选用的螺钉标准件有M12、M16两种。如图4.6所示。图11 内六角圆柱头螺钉4.4上下模板（模座）上下模板用于安装固定模具的全部主要零件，起着支撑和传递冲压力的作用。模板可带导柱和不带导柱两种，带导柱的模板已标准化，设计时，选取标准模架。模架分为很多种，有对角式模架、四导柱模架、后侧导柱模架等等。对角式模架，其特点是导柱与模具中心对称而对角布置，因此受力平衡，有利于延长模具寿命，该模架从两个方向送料，操作较方便。但因受导柱间距离的限制，使用条料冲压时条料宽度不能太大，故常用于级进模和复合模，是生产中用的较多的一种。中间导柱模架，导柱布置在模板中部两侧，受力平衡，拔模方便，运动平稳。导向精度高，其凹模面积是导套间的有效区域，仅适用于横向送料。适用的模具凹模周界的范围是6350mm2至500500 mm2。缺点是只能从一个方向送料，常用于弯曲拉深模具。后侧导柱模架，可从三个方向进行送料，操作方便，但由于导柱布置在后侧，故冲压时受力不平衡，影响模具寿命，主要用于一般精度的模具。四导柱的模架，受力平衡，导向精度高，适用于大型精密模具。滑动导柱模架，由于导柱和导套的导向是通过滚珠的滚动摩擦来实现的，因此导向精度高，寿命长，主要用于薄料冲裁模，硬质合金模以及高速精密级进模。根据设计需要两套模具均选用四导柱模架。根据模具设计大典，联系实际,凹模周界为500mm400mm，选择的中间导柱模架代号为GB/T2851.5，其技术条件按照JB/T8050-1999的规定，材料为45钢。选取的中间导柱上模座和下模座为：50040065的四导柱上模座，代号为GB/T2855.9；50040080的中间导柱下模座，代号为GB/T2855.10。技术条件均采用JB/T8070-1995的规定。4.5本章小结本章介绍了冲模设计的零件及其结构、参数，通过对结构的分析，落料、冲孔复合模采用倒装结构；卸料和出件方式选择弹性卸料方式；以及其他零部件的确定。（附模具装配图11）图 11 落料、冲孔复合模装配图1.下垫板 2.凸凹模固定板 3.内六角卸料螺钉 4.弹性体 5.当料销 6.内六角紧固螺钉 7.弹性体 8. 内六角卸料螺钉 9.卸料板 10.内六角紧固螺钉11.模柄 12.圆凸模 13.圆凸模 14.凸模 15.上模座 16.上垫板 17.凸模固定板 18.导套 19.凹模 20.导柱 21.承料板 22.凸凹模 23. 内六角紧固螺钉 24.圆柱销 25.下模座 26.导正销5 设备的选择5.1模具的压力中心一副模具的压力中心就是这幅冲模各个压力的合力作用点，一般都指平面投影。冲模的压力中心，应尽可能与压力机滑块的中心在同一垂直线上。否则冲压时会产生偏心载荷，导致模具以及压力机滑块与导轨的急剧磨损，这不仅降低模具和压力机的使用寿命，而且也影响冲压件的质量，因此必须计算其压力中心。对于对称形状的压力中心就是其几何中心，对于复杂形状工件或多凸模冲压的模具，其压力机中心的计算，是采用平行力系合力作用线的求解方法，即某点“合力对某轴的力矩之和”的力学原理求得。本次设计采用计算法求得压力中心，计算方法如下：选定坐标系xOy，如图5.1所示。落料、冲孔压力中心示意图2)计算各基本线段的重心位置到y轴的距离和到x轴的距离，距离大小分别如下：x1=0；x2=53；x3=106；x4=181；x5=256；x6=309；x7=362；x8=325.75；x9289.5；x10=272.75；x11=256；x12=181；x13=106；x14=89.25。y1=32.5；y2=0；y3=36；y4=72；y5=36；y6=0；y7=32.5；y8=136.5；y9=232；y10=256；y11=234.5；y12=213；y13=234.5；y14=256。3）力矩原理得到压力重心点c到x轴和y轴的距离公式如下：公式（15）公式（16）分别代入式7.1、式7.2得：xc=181mmyc=131mm5.2模具闭合高度的确定模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时，上模板的上平面与下模板的下平面之间的距离，以H模表示。压力机的装模高度是指滑块在下止点位置时，滑块底平面至工作台垫板上平面之间的距离。一般压力机的连杆都具有一定的调节量，当连杆调至最短时，成为压力机的最大装模高度，以Hmax表示，当连杆调至最长时，称为压力机的最小装模高度，以Hmin表示，模具闭合高度必须与压力机的闭合高度相适应，由于压力机的连杆长度可调整，故模具闭合高度分为最大闭合。压力机的闭合高度与模具闭合高度的关系一般为：公式（17）其中 Hmax压力机最大的闭合高度（mm）； Hmin压力机最小的闭合高度（mm）； h1 压力机垫板厚度（mm）； h 模具的闭合高度（mm）。当模具的闭合高度大于压力机的最大闭合高度时，模具无法在压力机上安装，冲模不能在该机床上使用，必须选取其他压力机。当模具的闭合高度小于压力机的最小闭合高度时，可以在压力机的垫板上再加垫板来使用。本次设计的落料、冲孔模具下模座厚度为80mm；下垫板厚度为20mm；凸凹模固定板厚度为32mm；凸凹模厚度为104mm；卸料板厚度为32mm；上模座厚度为65mm；上垫板厚度为20mm；凸模固定板厚度为32mm；落料凹模厚度为72mm，落料、冲孔复合模具的闭合高度为：H=20+32+104+32+65+20+32+7=377mm另外，模具的其他结构尺寸也必须与压力机配合。5.3压力机的选取5.3.1设备类型的选取设备类型的选取主要取决于冲压的工艺要求和生产批量，一般情况下，应遵循如下原则：对于中小型冲裁件，弯曲件或拉深件，多采用开式曲柄压力机。对于大中型冲裁件和精度要求较高的冲压件，多采用闭式曲柄压力机。对于复杂形状的中小型件的生产，应优先选取多工位自动压力机或高速压力机。对于小批量的大型厚板的冲压生产，多采用液压压力机。对于精冲工艺，最好在专用精冲压力机上进行。若在普通曲柄压力机或液压机上完成精冲工艺时，须在设备或模具上附加压边系统和反压系统。对于校正弯曲、校平和整形工序，要求压力机有足够的刚度，应优先选取冲压机。当生产批量不大时可选取摩擦压力机，若采用曲柄压力机完成上述工序时，务必严格控制压力机的闭合高度和冲压材料的厚度公差，以防损坏设备。5.3.2设备规格的选择在设备类型选定后，根据冲压工艺力（包括卸料力、压料力等），模具闭合高度和模板平面轮廓尺寸等确定设备规格。设备规格主要指压力机的公称压力、行程、滑块尺寸、装模高度、工作台面尺寸等技术参数。公称压力压力机的公称压力是指滑块滑下止点前某一特定的距离，或曲轴转角离下止点某一高度时的压力。一般情况下，压力机的公称压力应大于或等于冲压总工艺的1.3倍。为使压力机能够安全的用于冲压工艺，通常对公称压

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