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接线端子板冲压模具的设计与制造【9张CAD图纸+毕业答辩论文】【冲压模具】

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关键词：: 接线端子冲压模具设计制造全套 cad 图纸毕业答辩论文

资源描述：

摘要

摘要：阐述了冲孔、落料、压弯复合模的结构设计及工作原理。通过工艺分析，在冲压材料厚度较薄的小型弯曲件时，采用冲孔、落料、弯曲复合模比采用连续或级进模简单。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式。废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。

关键字：冲压；冲孔、落料、弯曲；复合模；

Abstrac

Abstract: Expounded punching, blanking, bending modulus of the composite structure design and principle. Process analysis by the stamping of thinner material thickness small curved pieces, will use the punching, blanking, flexural modulus composites than continuous or Progressive Die simple. Punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation to determine the type mold. The posterior mold using derivative-scale structures form. Waste from the punch and die and the base under which opened the tank discharges. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production.

Keywords: Ramming; The punch holes, Fall the material curving; Superposable die;

前言

科学技术发展的进程表明，机械工业是科学技术物化为生产力的重要载体，而模具设计与制造在机械行业占有举足轻重的地位。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。

总体来说中国的模具行业现只达到世界20世纪80年代中期的先进水平，也就是说差距还很大，所以很有发展前途，且模具是很基础的行业，用途非常广。专家认为，我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5μｍ，现在已达2－3μｍ。不久，１μｍ精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在１μｍ以下，这就要求发展超精加工。

这次毕业设计的题目是接线端子板复合模设计。接线端子板，是汽车发动机上的一个联结元件。通过设计出的模具，要求制造出的接线端子能良好稳定的工作。该零件加工工序有冲孔、落料、弯曲三个工步，采用复合模进行大批量生产。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式，废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。

模具的总压力为12.50KN，选用J23-3.14开式双柱可倾压力机配套使用。

本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。

本次设计得到了系上领导的关怀和老师的帮助，尤其是简德老师，更是不遗余力的给予我帮助，在此，真诚的感谢。另外，和我同组的赵波、郑立佳、代容等同学也给了我很大帮助，在此一并为谢。

由于对专业知识的不甚熟悉，加上时间比较紧迫，在设计中难免会有错误，敬请老师们斧正并加以指点。

中文摘要Ⅰ

英文摘要Ⅱ

前言Ⅲ

第1章绪论1

1.1 冷冲压与模具设计简介1

1.2 我国冲压模具水平状况1

1.3 冲压模具的发展重点与展望4

1.4 本次设计的意义7

第2章冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定8

2.1 冲裁件结构工艺性分析8

2.2 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求9

2.3 冲裁件的尺寸基准10

2.4 冲裁件经济性分析10

2.5 冲裁方案的确定10

第3章排样图设计及材料利用率的计算11

3.1排样的设计12

3.2搭边的选取12

3.3材料利用率的计算14

第4章冲压工艺力的计算15

4.1冲裁力的计算17

4.1.1 冲压力的行程曲线17

4.1.2 冲裁力的计算公式17

4.1.3 降低冲裁力的方法18

4.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算18

4.3 冲压压力中心的计算21

第5章冲压设备的选择23

5.1冲压设备类型的选择23

5.2确定设备的规格23

第6章冲裁模具工作部分设计计算26

6.1冲裁间隙26

6.1.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响26

6.1.2 冲裁间隙对模具寿命的影响26

6.1.3 冲裁间隙对冲裁力、卸料力的影响27

6.2合理间隙的选用28

6.3 模具刃口尺寸的计算30

第7章模具总体设计37

7.1 模具类型的选择37

7.2 确定送料方式37

7.4 卸料、出件方式的选择37

7.3 定位方式的选择37

7.5 导向方式的选择37

第8章主要零部件设计38

8.1模具材料的选择38

8.1.1模具材料与热处理38

8.1.2 H62软黄铜的化学成分和机械性能38

8.2落料凹模设计39

8.2.1落料凹模刃口形式39

8.2.2落料凹模外形和尺寸的确定39

8.3凸、凹模设计39

8.3.1模具的结构形式和固定方法39

8.3.2凸凹模长度的确定40

8.3.3凸凹模结构设计41

8.4冲孔凸模41

8.4.1冲孔凸模的固定形式41

8.4.2冲孔凸模长度的确定41

8.4.3凸模强度校核42

8.4.4 冲孔凸模的结构43

8.5 卸料弹簧的选择44

8.6打杆的选择41

8.7活动弯曲凹模的设计41

第9章标准件的选择45

9.1模架及模柄的选择45

9.2凸模固定板及垫板的选择45

9.3 导尺的选择46

9.4模具闭合高度的校核46

9.5卸料螺钉46

9.6推杆的选择47

9.7螺钉及销钉的选择47

第10章总图及零件图的绘制48

结论49

参考文献50

致谢51

附录52

第一章绪论

1.1、冷冲压与模具设计简介

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。

据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。

根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。

全部文件.gif

A0-总装图.gif

A3-工件图.gif

A3-凸凹模.gif

A3-弯曲凹模.gif

A3-冲孔凸模.gif

内容简介：: 2008届毕业设计（论文）课题任务书系（部）：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师课题名称接线端子板冲压模具的设计与制造内容及任务名称：接线端子板制件图1.材料技术要求：（1）厚度 d=0.560.09mm牌号 H62（软黄铜）（2）表面质量：平整2.大批量生产拟达到的要求或技术指标1、确定零件的基本冲压工序； 2、分析工件工艺性，拟定冲压工艺方案； 3、各工艺力的计算； 4、总体结构设计； 5、模具结构设计，绘制总装配图； 6、绘制典型零件图，并编写零件的制造工艺。 7、编写模具的装配工艺。 8、撰写设计说明书。进度安排起止日期工作内容备注第1周第5周第6周第7周第8周第10周第11周第12周第13周第14周第15周第16周毕业实习，熟悉毕业设计课题，完成开题报告制件的冲压工艺性分析，计算相关数据绘制模具总装配图绘制模具的典型零件图，并编写工艺。编写模具的装配工艺英文翻译查缺补漏，准备答辩答辩主要参考资料1.刘心治主编冷冲压工艺及模具设计，重庆大学出版社，19942.丁松聚主编冷冲模设计，机械工业出版社，20013.王孝培主编实用冲压技术手册，机械工业出版社，20014.陈剑鹤主编冷冲压工艺及模具设计，机械工业出版社，20025.钟毓斌主编冷冲压工艺及模具设计，机械工业出版社，2000教研室意见年月日系（部）主管领导意见年月日xx学院本科毕业设计（论文）开题报告（2008届）系部：机电工程系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：班级：学号指导教师姓名：职称讲师 2008年 1 月 28日题目：接线端子板冲压模具的设计与制造1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1000字以上的文献综述。一、冲压模具市场情况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。现将2004年我国冲压模具市场情况简介如下：据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合 46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。二、冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家科技实力的重要依据。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。三、未来冲压模具制造技术发展趋势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）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。（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。（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、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。（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。（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。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。（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。（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。四、接线端子板冲压模具的设计与制造说明1：这次毕业设计的题目是接线端子板复合模设计。接线端子板，是汽车发动机上的一个联结元件。通过设计出的模具，要求制造出的接线端子能良好稳定的工作。该零件加工工序有冲孔、落料、弯曲三个工步，采用复合模进行大批量生产。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式，废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。2：选题依据、主要设计内容、研究思路及方案随着现代工业的高速发展，模具设计在工业中的作用越来越重要，模具的结构也越来越复杂，制造精度也越来越高。冲压模在模具设计中的应用最为广泛，所以我在本次设计中选择了此题目。这次的设计的内容包括：1、确定零件的基本冲压工序； 2、分析工件工艺性，拟定冲压工艺方案； 3、各工艺力的计算； 4、总体结构设计； 5、模具结构设计，绘制总装配图； 6、绘制典型零件图，并编写零件的制造工艺； 7、编写模具的装配工艺； 8、撰写设计说明书。3.工作进度及具体安排第1周第5周熟悉毕业设计课题，完成开题报告第6周第7周制件的冲压工艺性分析，计算相关数据第8周第10周绘制模具总装配图第11周第12周绘制模具的典型零件图，并编写工艺。第13周编写模具的装配工艺第14周英文翻译第15周查缺补漏，准备答辩第16周答辩4.指导教师意见指导教师：年月日教研室意见教研室主任：年月日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在指导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经指导师审查后签署意见生效。摘要摘要：阐述了冲孔、落料、压弯复合模的结构设计及工作原理。通过工艺分析，在冲压材料厚度较薄的小型弯曲件时，采用冲孔、落料、弯曲复合模比采用连续或级进模简单。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式。废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键字：冲压；冲孔、落料、弯曲；复合模； AbstracAbstract: Expounded punching, blanking, bending modulus of the composite structure design and principle. Process analysis by the stamping of thinner material thickness small curved pieces, will use the punching, blanking, flexural modulus composites than continuous or Progressive Die simple. Punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation to determine the type mold. The posterior mold using derivative-scale structures form. Waste from the punch and die and the base under which opened the tank discharges. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production. Keywords: Ramming; The punch holes, Fall the material curving; Superposable die;前言科学技术发展的进程表明，机械工业是科学技术物化为生产力的重要载体，而模具设计与制造在机械行业占有举足轻重的地位。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。总体来说中国的模具行业现只达到世界20世纪80年代中期的先进水平，也就是说差距还很大，所以很有发展前途，且模具是很基础的行业，用途非常广。专家认为，我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5，现在已达23。不久，精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在以下，这就要求发展超精加工。这次毕业设计的题目是接线端子板复合模设计。接线端子板，是汽车发动机上的一个联结元件。通过设计出的模具，要求制造出的接线端子能良好稳定的工作。该零件加工工序有冲孔、落料、弯曲三个工步，采用复合模进行大批量生产。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式，废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。模具的总压力为12.50KN，选用J23-3.14开式双柱可倾压力机配套使用。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。本次设计得到了系上领导的关怀和老师的帮助，尤其是简德老师，更是不遗余力的给予我帮助，在此，真诚的感谢。另外，和我同组的赵波、郑立佳、代容等同学也给了我很大帮助，在此一并为谢。由于对专业知识的不甚熟悉，加上时间比较紧迫，在设计中难免会有错误，敬请老师们斧正并加以指点。 7目录中文摘要英文摘要前言第1章绪论11.1 冷冲压与模具设计简介1 1.2 我国冲压模具水平状况11.3 冲压模具的发展重点与展望4 1.4 本次设计的意义7第2章冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定8 2.1 冲裁件结构工艺性分析82.2 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求9 2.3 冲裁件的尺寸基准102.4 冲裁件经济性分析102.5 冲裁方案的确定10第3章排样图设计及材料利用率的计算11 3.1排样的设计123.2搭边的选取123.3材料利用率的计算14第4章冲压工艺力的计算15 4.1冲裁力的计算174.1.1 冲压力的行程曲线174.1.2 冲裁力的计算公式174.1.3 降低冲裁力的方法184.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算184.3 冲压压力中心的计算21第5章冲压设备的选择235.1冲压设备类型的选择235.2确定设备的规格23第6章冲裁模具工作部分设计计算266.1冲裁间隙266.1.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响266.1.2 冲裁间隙对模具寿命的影响266.1.3 冲裁间隙对冲裁力、卸料力的影响276.2合理间隙的选用286.3 模具刃口尺寸的计算30第7章模具总体设计377.1 模具类型的选择377.2 确定送料方式377.4 卸料、出件方式的选择377.3 定位方式的选择377.5 导向方式的选择37第8章主要零部件设计388.1模具材料的选择388.1.1模具材料与热处理388.1.2 H62软黄铜的化学成分和机械性能388.2落料凹模设计398.2.1落料凹模刃口形式398.2.2落料凹模外形和尺寸的确定398.3凸、凹模设计398.3.1模具的结构形式和固定方法398.3.2凸凹模长度的确定408.3.3凸凹模结构设计418.4冲孔凸模418.4.1冲孔凸模的固定形式418.4.2冲孔凸模长度的确定418.4.3凸模强度校核428.4.4 冲孔凸模的结构438.5 卸料弹簧的选择448.6打杆的选择418.7活动弯曲凹模的设计41第9章标准件的选择459.1模架及模柄的选择459.2凸模固定板及垫板的选择459.3 导尺的选择469.4模具闭合高度的校核469.5卸料螺钉469.6推杆的选择479.7螺钉及销钉的选择47第10章总图及零件图的绘制48结论49参考文献50致谢51附录52 四川理工学院毕业设计（论文）说明书题目接线端子板冲孔、落料、压弯复合模设计学生王明春系别机电工程系专业班级材料成型及控制工程03.1 学号 030130117 指导教师简德 3四川理工学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：接线端子板冲孔、落料、压弯复合模设计系：机电工程系专业：材控班级：03级1班学号：030130117学生：王明春指导教师：简德接受任务时间 2007.03.05 教研室主任（签名）系主任（签名）一.毕业设计（论文）的主要内容及基本要求内容：接线端子板冲孔、落料、压弯复合模设计；产品工件图见附图；生产批量：大批量要求：要求有目录、设计任务书及产品图。1 工件工艺性分析（1）根据工件图，分析其形状、尺寸、精度、断面质量、装配关系等要求。（2）根据生产批量，决定模具的结构形式、选用材料。（3）分析工件所用材料是否符合冲压工艺要求。2 确定合理的工艺方案：应有两个以上的工艺方案比较分析。（1）根据工艺分析，确定基本的工序性质。如：落料拉深（2）根据工艺计算，确定工序数目。（3）根据生产批量和条件（材料、设备、工件精度）确定工序组合。如：复合冲压工序或连续冲压工序3 工艺计算（1）计算毛坯尺寸，合理排样，绘排样图，计算材料利用率。（2）计算冲压力，如：冲裁力、弯曲力、拉伸力、卸料力、推件力、压边力等以便确定压力机。（3）计算压力中心，防止模具受偏心负荷，受损。（4）计算并确定模具主要零件（凸模、凹模、凸模固定板、垫板等）外形尺寸及弹性元件的自由高度。（5）确定凸凹模间隙，计算凸凹模工作部分尺寸。（6）确定拉深模压边圈、拉深次数、各中间工序模具尺寸分配及半成品尺寸计算等。4 模具总体结构设计（1）进行模具结构设计，确定结构件形式和标准。（2）绘制模具总体结构草图，初步计算并确定模具闭合高度，概算模具外形尺寸。5 选择冲压设备根据工厂现有设备及要完成的冲压工序性质、冲压加工所需的变形力、变形功和模具的闭合高度、轮廓尺寸等因素，选用压力机的型号、规格。6 模具图样设计（1）绘制模具总图.主视图：常取模具的工作位置，采用剖面画法。.俯视图或仰视图：一般是将上模部分（或下模部分）拿掉，视图只反映模具的下模俯视（或上模俯视）可见部分。.侧视图和局部视图等：必要时画。.制件图：常画在图样的右上角，要注明其材料、规格、制件本身的尺寸、公差、技术要求等。.排样图：必须在制件图下面绘制。应标明料宽、步距、搭边值。.技术要求及说明：一般在标题的上面写出该模具的冲压力、模具闭合高度、模具标记所选设备型号等其他要求。.列出零件明细表。（2）绘制非标准零件图：零号总装图一张；模具工作部分零件图56张（包括机绘图）（3）编写相应技术文件：毕业设计说明书一份，包括自选的专题论述内容，论文字数不少于2万字，用电脑打印。（4）审核按规定时间完成，上缴本课题设计资料进行审核，并答辩。二指定查阅的主要参考文献及说明1）实用模具设计与制造手册，许发樾主编机械工业出版社 2000.102）冲模设计手册,冲模设计手册编写组编注机械工业出版社 1999.063）实用冲压技术手册，王孝培主编机械工业出版社 2001.034）冲压工艺与模具设计,姜奎华主编机械工业出版社1999.15）互换性与技术测量,廖念创等计量出版社 1998.02 6）金属材料及热处理,上海工大史美堂主编上海科技出版社，1980.07三.进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1确定论文题目,收集文献,提出体系架构需求2007.03.052007.03.152确定设计方案,重点解决关键疑难问题并分析2007.03.162007.03.313撰写论文,绘图2007.04.012007.05.204校对、修改加工论文及图纸2007.05.212007.06.055交论文图纸准备答辩2007.06.062007.06.24四.毕业设计附图名称：接线端子板工件图1.材料技术要求：（1）厚度 d=0.560.09mm牌号 H62（软黄铜）（2）表面质量：平整2.大批量生产摘要摘要：阐述了冲孔、落料、压弯复合模的结构设计及工作原理。通过工艺分析，在冲压材料厚度较薄的小型弯曲件时，采用冲孔、落料、弯曲复合模比采用连续或级进模简单。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式。废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。关键字：冲压；冲孔、落料、弯曲；复合模； AbstracAbstract: Expounded punching, blanking, bending modulus of the composite structure design and principle. Process analysis by the stamping of thinner material thickness small curved pieces, will use the punching, blanking, flexural modulus composites than continuous or Progressive Die simple. Punching through, the top pieces, such as the discharge of calculation to determine the type mold. The posterior mold using derivative-scale structures form. Waste from the punch and die and the base under which opened the tank discharges. The mold reliable, stable operation to adapt to the requirements of large-scale production, improve product quality and production efficiency. reduce labor intensity and the cost of production. Keywords: Ramming; The punch holes, Fall the material curving; Superposable die;前言科学技术发展的进程表明，机械工业是科学技术物化为生产力的重要载体，而模具设计与制造在机械行业占有举足轻重的地位。目前，电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电、通讯和军工等产品中，6080的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所无法比拟。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力。总体来说中国的模具行业现只达到世界20世纪80年代中期的先进水平，也就是说差距还很大，所以很有发展前途，且模具是很基础的行业，用途非常广。专家认为，我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5，现在已达23。不久，精度的模具将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度公差就要求在以下，这就要求发展超精加工。这次毕业设计的题目是接线端子板复合模设计。接线端子板，是汽车发动机上的一个联结元件。通过设计出的模具，要求制造出的接线端子能良好稳定的工作。该零件加工工序有冲孔、落料、弯曲三个工步，采用复合模进行大批量生产。通过冲裁力、顶件力、卸料力等计算，确定模具类型。该模具采用后侧导柱模架结构形式，废料从凸凹模和下底座中所开的槽中排出。模具的总压力为12.50KN，选用J23-3.14开式双柱可倾压力机配套使用。本模具性能可靠，运行平稳，能够适应大批量生产要求，提高了产品质量和生产效率，降低劳动强度和生产成本。本次设计得到了系上领导的关怀和老师的帮助，尤其是简德老师，更是不遗余力的给予我帮助，在此，真诚的感谢。另外，和我同组的赵波、郑立佳、代容等同学也给了我很大帮助，在此一并为谢。由于对专业知识的不甚熟悉，加上时间比较紧迫，在设计中难免会有错误，敬请老师们斧正并加以指点。 III四川理工学院毕业设计（论文）目录中文摘要英文摘要前言第1章绪论11.1 冷冲压与模具设计简介1 1.2 我国冲压模具水平状况11.3 冲压模具的发展重点与展望4 1.4 本次设计的意义7第2章冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定8 2.1 冲裁件结构工艺性分析82.2 冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求9 2.3 冲裁件的尺寸基准102.4 冲裁件经济性分析102.5 冲裁方案的确定10第3章排样图设计及材料利用率的计算11 3.1排样的设计123.2搭边的选取123.3材料利用率的计算14第4章冲压工艺力的计算15 4.1冲裁力的计算174.1.1 冲压力的行程曲线174.1.2 冲裁力的计算公式174.1.3 降低冲裁力的方法184.2 卸料力、推件力、和顶件力的计算184.3 冲压压力中心的计算21第5章冲压设备的选择235.1冲压设备类型的选择235.2确定设备的规格23第6章冲裁模具工作部分设计计算266.1冲裁间隙266.1.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响266.1.2 冲裁间隙对模具寿命的影响266.1.3 冲裁间隙对冲裁力、卸料力的影响276.2合理间隙的选用286.3 模具刃口尺寸的计算30第7章模具总体设计377.1 模具类型的选择377.2 确定送料方式377.4 卸料、出件方式的选择377.3 定位方式的选择377.5 导向方式的选择37第8章主要零部件设计388.1模具材料的选择388.1.1模具材料与热处理388.1.2 H62软黄铜的化学成分和机械性能388.2落料凹模设计398.2.1落料凹模刃口形式398.2.2落料凹模外形和尺寸的确定398.3凸、凹模设计398.3.1模具的结构形式和固定方法398.3.2凸凹模长度的确定408.3.3凸凹模结构设计418.4冲孔凸模418.4.1冲孔凸模的固定形式418.4.2冲孔凸模长度的确定418.4.3凸模强度校核428.4.4 冲孔凸模的结构438.5 卸料弹簧的选择448.6打杆的选择418.7活动弯曲凹模的设计41第9章标准件的选择459.1模架及模柄的选择459.2凸模固定板及垫板的选择459.3 导尺的选择469.4模具闭合高度的校核469.5卸料螺钉469.6推杆的选择479.7螺钉及销钉的选择47第10章总图及零件图的绘制48结论49参考文献50致谢51附录5255 四川理工学院毕业设计（论文）第一章绪论1.1、冷冲压与模具设计简介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。据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模具总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模具5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模具市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模具出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。1.2、我国冲压模具水平状况近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具国内也能生产了。精度达到12m，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra1.5m的精冲模，大尺寸（300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。 1.模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精冲模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖件模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。 21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国ParametricTechnology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术。DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型(RP)与传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。 2.模具设计与制造能力状况在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和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，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。 3.专业化程度及分布状况我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模具自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模具生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。1.3、冲压模具的发展重点与展望发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述。 1、冲压模具产品发展重点。冲压模具共有7小类，并有一些按其服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模具及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。 2、冲压模具技术发展重点。模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模具技术发展重点之一。为了提高冲压模具的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模具技术发展的重点。 3、其他发展重点及展望。其他发展重点及展望的内涵十分丰富，这里只就管理、专业化与标准化及行业调整三个方面作一些分析。企业管理是一个系统工程，是一门学问，是科学技术。与工业发达国家模具企业相比，在某种意义上说，我们的管理落后更甚于技术落后。因此改进管理十分重要，且任务繁重，目前模具企业的管理有许多形式，各有其适应对象，但搞好信息化建设，逐步实现信息化管理已成为发展方向，行业也对此有共识。由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模具的专业化比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具的发展，根据国内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：1）模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；2）按模具种类划分，专门从事某一类模具（如冲压模具）生产；3）在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具（例如汽车覆盖件模具、多工位级进模具、精冲模具等等）进行专业化生产；4）专业生产模具中的某一些零件（如模架、冲头、弹性元件等）供给模具生产企业；5）按工序开展专业化协作。例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门进行型腔加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业及专业从事抛光业务的企业等等，这种多层次的专业化促进了模具行业的发展。但专业化的路途仍旧遥远，必须加快进程才能适应形势。因此，这也是发展重点。行业调整是一个十分繁重的任务，模具行业更是如此。模具行业面临的调整任务主要有：（1）模具企业组织结构的调整。使模具分厂（车间）独立出来，成为面向社会、自负盈亏的独立法人是调整的方向。模具企业按小而精、小而专、小而特的方向发展，并且在条件成熟情况下企业之间进行联合，以及发展产、学、研和科、工、贸相结合的联合体，也是调整的方向。规模效应也引起大家的重视。（2）模具产品结构的调整。随着汽车工业、电子信息工业和家电工业的发展，冲压模具市场结构正在发生很大变化。与此相适应，冲压模具产品结构必须进行相应的调整。例如汽车覆盖件模具、汽车零件精冲模具、高精度高难度的引线框架冲模、接插件多工位级进模、各种电机定转子级进冲模等，其产品种类和产量必将有很大发展，有关企业必须根据市场需求来调整其产品结构。总体来看，应不断提高技术含量的大型、精密、复杂、长寿命模具的比例。（3）模具技术结构的调整。21世纪已进入信息时代，信息时代的发展日新月异，模具行业和企业要发展必须把握时代脉搏，自觉主动地调整自已的技术结构。传统的模具设计制造技术必须用先进适用的高新技术进行改造，模具的技术含量必将逐步而快速地提高，现代化工业企业管理技术也必将逐步替代作坊式的管理模式。模具行业和模具企业，只有不断进行技术结构的调整，才能在瞬息万变的市场经济中立于不败之地。（4）模具进出口结构的调整。2005年，我国冲压模具进口7.26亿美元，出口1.97亿美元，进出口相抵后净进口5.29亿美元，进出口之比3.7:1。我国的冲压模具出口量只占生产量的5%。这样的结构明显不合理。模具工业发达国家，模具产出中一般都有30%左右的出口，出口模具大大多于进口模具。我们虽然不可能在短时间内达到模具工业发达国家一样的进出口结构，但努力扩大出口，逐步改善结构，经过若干年努力，尽量做到进出口基本平衡，则应该是我们调整的目标。在信息化带动工业化发展的今天，在经济全球化趋向日渐加速的情况下，我国冲压模具必须尽快提高水平。通过改革与发展，采取各种有效措施，在冲压模具行业全体职工的共同努力奋斗之下，我国冲压模具也一定会不断提高水平，逐渐缩小与世界先进水平的差距。“十一五”期间，在科学发展观指导下，不断提高自主开发能力、重视创新、坚持改革开放、走新型工业化道路，将速度效益型的增长模式逐步转变到质量和水平效益型轨道上来，我国的冲压模具的水平也必然会更上一层楼。1.4、本次设计的意义这次毕业设计，是对我四年大学学习效果的有效检验方式。通过这次设计，能把课本上的知识和现实生产工作有机结合在一起，对即将走上社会工作的我们是一个很好的锻炼。在设计过程中，要查阅大量的资料，和老师、同学做良好的沟通，这也能培养我细心的习惯和团队合作精神，这对我以后的工作、生活是有很大帮助的。第二章冲压件工艺性分析及冲裁方案的确定冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺的适应性,即冲裁件的形状结构、尺寸大小、尺寸偏差、形位公差与尺寸基准等是否符合冲裁工艺的要求。冲裁件的工艺性对冲裁工件的质量、材料利用率、生产率、模具制造难易、模具寿命、操作方式及冲压设备的选用等都有很大的影响。一般情况下，对冲裁件工艺性影响最大是几何形状、尺寸、精度要求。良好的冲裁件工艺性能满足材料省、工序少、产品质量稳定、模具较易加工、操作方便且寿命较高等要求，从而显著降低冲裁件的制造成本。2.1冲裁件的结构工艺性冲裁材料为H62软黄铜。板厚：d=0.5mm特性及适用范围为：有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,可切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定,但易产生腐蚀开裂。为普通黄铜中应用最为广泛的一个品种；力学性能为：抗剪强度 t=235MPa抗拉强度 b=294MPa屈服强度 s=98MPa伸长率 10(%)=40 热处理规范：热加工温度750830;退火温度520650;消除内应力的低温退火温度260270。冲裁件的结构形状应尽可能简单、对称、避免复杂形状的曲线，在许可的情况下，把冲裁件设计成少、无废料排样的形状，以减少废料，矩形孔两端宜用圆弧连接，以利于模具加工。该工件结构简单，也无复杂形状的曲线。冲裁件各直线或曲线的连接处，尽量避免锐角，严禁尖角如图2-1。除在少、无废料排样或采用镶拼模结构时，都应有适当的圆角相连，以利于模具制造和提高模具寿命。该工件直线连接处是直角，并非圆角。故在此拟采用镶拼模结构，以利于模具制造和提高寿命。冲裁件的孔径因受冲孔凸模和刚度的限制，不宜太小，否则容易折断和压弯，冲孔的最小尺寸取决于冲压材料的力学性能，凸模强度和模具结构。该冲裁件的孔径d=2.6mm1.5t=1.50.5=0.75mm，查文献：姜奎华主编冲压工艺与模具设计P75表2-18，用无保护套凸模冲孔。冲孔件上孔与孔、孔与边缘间的距离不能过小，以避免工件变形、模壁过薄或材料易被拉入凹模而影响模具寿命。一般孔边距取：对圆孔为（11.5）t。对矩形孔为（1.52）t，如图2-3。该工件所需冲的4个孔中上面2孔的孔边距为1.9mm，大于（11.5）t=1.21.8mm，下面两孔的空边距为2.4mm，同样大于1.21.8mm。上面一对孔的孔间距为42.5mm，远大于文献冲压工艺与模具设计P76表2.20提供的最小孔间距3.1t=3.11.2=3.72mm，下面一对孔的孔间距为31mm，也满足条件。图2-2 最小孔边距离的确定表2-1最小孔间距孔形圆孔方孔厚料t（mm）1.552.3最小孔距（mm）3.1t2t4.6t2t 在弯曲件或拉深件上冲孔时，为避免凸模受水平推力而折断，孔壁与工件直壁之间应保持一定距离，如图2-3示使LR+0.5t。 a) 弯曲件 b) 拉深件图2-3 弯曲件或拉深件冲孔位置2.2冲裁件尺寸精度和表面粗糙度要求冲裁件的精度要求，应在经济精度的范围内，对于普通冲裁件，其经济精度不高于IT11级，冲孔件比落料件高一级。冲裁外形与内孔尺寸工差有一定的要求。查文献姜奎华主编冲压工艺与模具设计P76表2-21：落料外形公差为0.08mm，内孔公差为0.05mm，该工件并无外形和内孔公差，故普通冲裁应该能满足要求。另外，冲裁件的断面的表面粗糙度和容许的毛刺高度都没有具体要求。图2-4 冲裁件的尺寸标注2.3冲裁件的尺寸基准冲裁件的尺寸基准应尽可能和制模具时的定位基准重合，以避免产生基准不重合误差。孔位尺寸基准应尽量选择在冲裁过程中始终不参加变形的面上，切不要与参加变形的部位联系起来。如图2-4，a)图孔心距尺寸标注不合理，图b)的标注，两孔的孔心距才不会受磨损的影响，比较合理。本次设计的工件图标注符合这点要求，所以尺寸基准合理。2.4 冲裁件经济性分析所谓经济性，就是以尽可能少的生产消费获得尽可能大的经济效益，在进行冲压工艺设计时，应该运用经济分析的方法找到降低成本，取得优异经济效果的工艺途径。冲裁件的制造成本 C总材工模式中 C材：材料费；C工加工费(工人工资、设备折旧费、管理费等 )；C模：模具费。上述成本中，模具费、设备折旧费一般与产量无关，加工费中的工人工资和其它经费只要在一定时间内，基本上也是不变的，因此，叫做固定费用。而材料费、外购件费等，将随生产量大小而变化，属可变费用 .本设计所用的工件材料是H62软黄铜,属于常见材料,价格便宜。由此，可变费用将得到有效降低。结论：材料经济性比较好。2.5冲裁方案的确定工艺方案的内容是确定冲裁件的工艺路线，主要包括确定工序数、工序的组合和工序的顺序安排等，应在工艺分析的基础上制定几种可能的方案，再根据工件的批量、形状、尺寸等多方面的因素，全面考虑、综合分析，选取一个较为合理的方案。冲裁工序按工序的组合程度可分为单工序冲裁、复合冲裁和级进冲裁。复合冲裁是在压力机的一次行程中，在模具的同一位置同时完成两个或两个以上的工序；级进冲裁是把一个冲裁件的几个工序，排列成一定顺序，组成级进模，在压力机的一次行程中，模具的不同位置同时完成两个或两个以上的工序，除最初几次冲程外，每次冲程都可完成一个冲裁件。该工件包括冲孔、落料、弯曲三个基本工序，可以有以下三种工艺方案：方案一：先冲孔，再落料，最后弯曲。采用单工序模生产。方案二：冲孔-落料-弯曲复合冲压。采用复合模生产。方案三：冲孔-落料-弯曲级进冲压。采用级进模生产。方案一结构简单，但需三道工序、三副模具才能完成，生产效率也低，如此则浪费了人力、物力、财力，从经济性的角度来考虑不妥当，难以满足大批量的生产要求。方案三是一种多工位、效率高的加工方法，但级进模轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高，一般适用于大批量、小型冲压件。而且工作周期长，模具结构复杂，生产成本过高。方案二采用复合模具生产，只需一副模具即可成型，模具结构紧凑，冲出的制件的精度及生产效率都比较高，适合大批量生产。制件质量由于压料冲裁同时得到校平，制件平正不弯曲，且有较好的剪切断面。冲裁件内孔和外缘的相对位置精度容易保证，而且板料的定位精度要求比级进模低。冲裁薄材小型弯曲件，模具制造工作量和成本比级进模低。通过上述三种方案的分析比较，该工件的冲压生产采用方案二为佳。第三章排样图的设计及材料利用率的计算3.1排样的设计冲裁件在板、条等材料上的布置方法称为排样。排样的合理与否，影响到材料的经济利用率，还会影响到模具结构、生产率、制件质量、生产操作方便与安全等，因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。冲压件大批量生产成本中，毛坯材料费用占60%以上，排样的目的就在于合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料利用率。要提高材料利用率，就必须减少废料面积，冲裁过程中所产生的废料，可分为两种情况。（如图3-1所示）1 结构废料由于工件结构形状的需要，如工件内孔的存在而产生的废料称为结构废料，它取决于工件的形状，一般不能够改变。2 工艺废料工件之间和工件与条料边缘之间存在的搭边，定位需要切去的料边与定位孔，不可避免的料头和料尾废料称为工艺废料，它决定冲压方式和排样方式。因此，提高材料利用率要从减少工艺废料着手，同一个工件，可以有几种不同的排样方法。根据材料的利用情况，排样的方法可以有三种：（一）有废料排样沿工件的全部外形冲裁，工件与工件之间，工件与条料侧边之间都有工艺余料（搭边）存在，冲裁后搭边成为废料，如图3-2a所示。（二）少废料排样沿工件的部分外形轮廓切断或冲裁，只在工件之间或是工件与条料侧边之间有搭边存在，如图3-2b所示。（三）无废料排样工件与工件之间。工件与条料侧边之间均无搭边存在，条料沿直线或曲线切断而得工件。如图3-2c所示。图3-2 排样方法a) 有废料排样 b) 少废料排样 c)无废料排样有废料的排样法材料利用率较低，但制件的质量和冲模寿命较高，常用于工件形状复杂、尺寸精度要求较高的排样。少、无废料排样法的材料利用率较高，在无废料排样时只有料头、料尾损失，材料利用率可达85%95%，少废料排样法也可达70%90%。少、无废料排样法有利于一次冲裁多个工件，可以提高生产率。由于这种排样法冲切周边减少，所以还可以简化模具结构，降低冲裁力。但是，少、无废料排样的应用范围有一定的局限性，受到工件形状结构的限制，且由于条料本身的宽度公差，条料导向与定位所产生的误差，会直接影响工件尺寸而使工件的精度降低。在几个工件的汇合点容易产生毛刺。由于采用单边剪切，也会加快模具磨损而降低冲模寿命，并直接影响工件的断面质量，所以少、无废料排样常用于精度要求不高的工件排样。有废料、少废料或无废料排样。按工件的外形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排和裁搭边等。对于简单形状的工件，可以用就算方法选择合理的排样方式，而对于形状复杂的工件要作出正确判断则比较困难，通常用放样的方法，即用厚纸片剪35个样件，摆出各种可能的排样方案，从中选择一个比较合理的方案。合理的排样方法，应是将工艺废料减到最少。考虑到该工件的外形特征和材料的利用情况，此采用有废料直排的排样方式，如图3-3所示：图3-3冲裁件的排样3.2搭边的选取排样中相邻两工件之间的余料或工件与条料边缘间的余料称为搭边。其作用是补偿定位误差，防止由于条料的宽度误差、送料步距误差、送料歪误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条料有一定的强度和刚度，保证送料顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线冲裁，使受力平衡，提高模具寿命和工件的断面质量。搭边值的选取关系到送料的顺利进行、制件的质量、材料的利用率、模具寿命。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。搭边值小，材料利用率虽高，但过小就不能发挥搭边的作用，在冲裁过程中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入凸模和凹模间隙，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值过小，会使作用在凸模侧面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布不均匀，引起模具刃口的磨损。影响搭边值大小的因素主要有：1材料的力学性能塑性好的材料，搭边值要大一些，硬度高与强度大的材料，搭边值可小一些。2材料的厚度材料越厚，搭边值也越大。3工件的形状和尺寸工件的外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。4排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边。5送料及当料方式用手工送料，有侧压板的搭边值可小一些。搭边值一般由经验确定，根据工件宽和材料厚度，由文献冲压工艺与模具设计P72表2-13，选工件间搭边值a=1.2mm,侧面搭边a1=1.5mm。考虑到工件形状的特殊性，此工件在生产的过程中送料时将使用导料板，如图3-4：条料与导料板之间的间隙=0.6mm,条料宽度 =16.8-0.6mm。条料宽度的公差，见文献冲压工艺与模具设计 P73表2-14；=0.4C1条料与导板间的间隙，见文献冲压工艺与模具设计 P73表2-15；C1=0.5mm. 3.3材料利用率的计算冲裁件的面积：因为该工件有弯曲部分，在算展开图周边尺寸前，应先算弯曲部分长度。中性层半径示意图图3-5。图3-5 弯曲部分中性层示意图图3-6工件落料尺寸按模具设计与制造简明手册表1-81，由于r0.5t，则中性层半径为： R=R+kt 式中：r中性层半径（mm） R弯曲内半径 R=1.4mm k中性层位置因素，由表1-81附表1查得，k=0.464 t材料厚度 t=0.5mm则中性层半径为 r=1.4+0.4640.5=1.632mm弯曲部分展开长度L为半圆周长加直线部分长度，即：L=3.141.632+2（4-0.5-1.632）=9.16mm9mm则该工件的冲裁面积A为：A=943.143.253.252.82-3.141.31.3=69.78 mm270 mm2进距h=L+a=9+1.2=10.2mm一个步距的材料利用率h为h=70/（10.216.8）100%40.8%式中 A冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）（mm2）； N一个布距内冲裁件数目；B条料宽度（mm）；h进距（mm）；查板材标准，宜选400mm1000mm的铜板，每张可剪裁（16.8mm1000mm）23张条料，每张条料可以冲裁98个工件。故每张铜板的材料利用率为：h总=（9870.1023）/（4001000）100%=39.4% 第四章冲裁工艺力的计算4.1冲裁力的计算冲裁力计算包括冲裁力、卸料力、推件力、顶件力的计算。冲裁力是凸模与凹模相对运动使工件与板料分离的力，其大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度等参数有关。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。 4.1.1冲压力的行程曲线在冲裁过程中，冲裁力的大小是不段变化的，图4-1为冲裁时冲裁力-凸模行程曲线。图中AB段相当于冲裁的弹性阶段，凸模进入材料后，载荷急剧上升，但当凸模刃口一旦挤入材料，即进入塑性变形阶段，载荷的上升就缓慢下来，如BC段所示。虽然由于凸模挤入材料使承受冲裁力的材料面积秒减小，但只要材料加工硬化的影响超过受剪切面积小的影响，冲裁力就继续上升，当两者达到相当的影响的瞬间，冲裁力达最大值，即图中C点。此后，受剪面积的减少超过硬化的影响，于是冲裁力下降。凸模再继续下压，材料内部产生裂纹并迅速扩张，冲裁力急剧下降，如图中CD段所示，此为冲裁的断裂阶段。此后所用的力仅是克服摩擦阻力,推出已分离的料。4.1.2冲裁力的计算公式冲裁力的大小主要与材料力学性能、厚度及冲裁件分离的轮廓长度有关。考虑到成本和冲裁件的质量要求，此用平刃口模具冲裁，冲裁力F（N）：F=KLt 见文献冲压工艺与模具设计P50式（2-1）式中 L冲裁件周边长度（mm）； t材料厚度（mm）；材料抗剪强度（MPa）；K系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取系数K=1.3。冲裁件周边长度L=94-2.8+2.82+23.141.3+23.143.25-2.8=64.57mm材料的抗剪强度（MPa）查文献冲模设计与制造实用计算手册表P4-3：取=235MPab=294MP F=Ltb=64.570.5294=9491.79N式中b材料的抗拉强度（MPa）。4.1.3降低冲裁力的方法在冲裁高强度材料或厚度大、周边长时，所需的冲裁力较大。如果超过现有压力机吨位，就有必须采取措施降低冲裁力，主要有以下几种方法：（一）阶梯凸模冲裁在多凸模冲裁模具中，为避免各凸模冲裁力的最大值同时出现，可根据凸模尺寸的大小，做成不同高度，形成阶梯布置，从而减少冲裁力。这种模具的缺点是长凸模插入凹模较深，容易磨损，修磨刃口也比较麻烦。（二）斜刃口冲裁在用平刃口模具冲裁时，整个刃口同时与冲裁件周边接触，同时切断，所需冲裁力大。若采用斜刃口模具冲裁，也就是将凸模（或凹模）刃口做成有一定斜度的斜刃，冲裁时刃口就不是同时切入，而是逐步切入材料，逐步切断，这样，所需的冲裁力可以减小，并能减小冲击、振动和噪声，对于大型冲压件，斜刃冲裁用的比较广泛。斜刃冲裁降低了冲裁力，使压力机性能在比较柔和、平稳的条件下工作。但模具制造与修磨比较复杂，增加了困难，刃口容易磨损，工件不够平整，一般只用于大型工件冲裁及厚板冲裁。除上述两种方法外，将材料加热冲裁也是一种行之有效的降低冲裁力的方法，因为材料在加热状态的抗剪强度有明显下降。但材料加热后产生氧化皮，且因为要加热，劳动条件差。另外，在保证冲裁件断面质量的前提下，也可适当增大冲裁间隙等方法来降低冲裁力。4.2卸料力、推件力、和弯曲力等其他力的计算当冲裁完成后，由于冲裁中材料的弹性变形及摩擦的存在，在板材上冲裁出的废料（或工件）孔径沿径向发生弹性收缩，会箍在凸模上。而冲裁下来的工件或（废料）径向会扩张，因此会卡在凹模内，为了使冲裁过程连续，操作方便，就需要把套在凸模上的材料卸下，把卡在凹模孔内的工件或废料推出。从凸模上将零件或废料卸下来的力称卸料力，顺着冲裁方向将零件或废料从凹模腔推出的力称推件力，逆着冲裁方向将零件或废料从凹模腔内顶出的力称。卸料力、推件力、顶件力是由压力机和模具的卸料、顶件装置获得的。影响这些力的因素主要有材料的力学性能、材料厚度、模具间隙、凸、凹模表面粗糙度、零件形状和尺寸以及润滑情况等。在此用经验公式计算：卸料力、推件力、顶件力系数查表4-1。表4-1 卸料力、推件力和顶件力系数料厚（mm）K卸K推K顶铝铝合金紫铜黄铜0.0250.080.020.060.030.070.030.09 注：卸料力系数K卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂时取上限值。冲裁时，所需冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否要考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待。采用刚性卸料装置和下出料的冲裁模的总压力为采用弹性卸料装置和下出料的总压力为采用弹性卸料装置和上出料方式的的总压力为卸料力：=9491.790.05=474.5895N（1）冲孔力：=23.141.30.5294=1200.108N（2）推件力：凹模孔口直壁高度查冲压模具简明设计手册表2.40得；材料厚度为t=0.5mm则工件数目为n=h/t=10 =0.06101200.108=720.0648N（3）弯曲力：板料弯曲时变形区内的切向应力在内层为压()外层为拉()，形成的弯矩为代入式(32b)，可计算M。对于无加工硬化的板料纯弯曲（相当与）作用于毛坯上的外载所形成的弯矩应等于M。如图所示，在V形件弯曲时不难看出，弯曲力的数值与毛坯尺寸(B，t)、材料力学性能、凹摸支点间等因素有关，同时还与弯曲形式和模具结构等多种因康有关。因此，生产中通常采用经验公式来计算 C与弯曲形式有关的系数,对于V形件C取0.6；图4-2 单角弯曲力的计算对于U形件C取0.7；K安装系数，一般取1,3；B一一料宽(mm)t料厚；r一弯曲半径(mm)，材料强度极限(MPa)。则 =322.46N（4）压料力：=（30%80%）=60%322.46=193.47N则加工该工件总共所需要的力为：=9491.79+474.5895+1200.108+720.0648+322.46+193.47=12402.4823N12.50KN43冲压压力中心冲裁时的合力作用或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中心与滑块的压力中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具寿命和压力机的使用寿命。计算压力中心时，先画出凹模型口图，如图4-2所示。，将xoy坐标系建立在图示的对称中心上，因为该工件轮廓是轴对称图形，在计算压力中心时，只需要计算如图x轴方向的值即可。将冲裁轮廓线按集合图形分解为共段基本线段，用解析法求得该模具的压力中心C点的坐标（7.83，0）。若选用J23-3.15压力机，模柄孔25，C点仍在压力机模柄孔投影面积范围内，满足要求。有关计算如表4-1。图4-3 压力中心的计算表4-1 基本要素长度L/mm基本要素压力中心坐标值XL1=6.5X1=3.25L2=4.7X2=7L3=3.1X3=8.5L4=4X4=10.5L5=9X5=12.5L6=4X6=10.5L7=3.1X7=8.5L8=4.7X8=7L9=6.5X9=3.25 其计算公式如下： =7.83 式中 x1、x2xn各图形冲裁力的x轴坐标（mm）；、各图形冲裁周边长度（mm）。第五章冲压设备的选择 5.1冲压设备类型的选择根据所要完成的冲压工艺的性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。开式曲柄压力机虽然刚度差，降低了模具寿命。但是它成本低，且有三个方向可以操作的优点广泛适用于中小型冲裁件、弯曲件或拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能两个方向操作，适用于大型复杂冲压件的生产。双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。高速压力机或多工位自动压力机适用于大批量生产。液压机没有固定的工作行程，不会因板厚超差而过载，全行程中压力恒定，但是压力机的速度低、生产效率低。适用于小批量，尤其是大型厚板冲压件的生产。摩擦压力机结构简单、造价低、不易发生超负荷损坏。在小批量生产中用来完成弯曲、成型等冲压工作。肘杆式精压机刚度大、滑块行程小，在行程末端停留时间长，适用于校平、校正和整形等类冲压工序。考虑到以上的因素，选用开式曲柄压力机比较合适。5.2确定设备的规格（1）压力机的行程大小，应该能保证成型零件的取出和毛坯的放进，例如拉深所用的压力机行程，至少应大于成型零件高度两倍以上。（2）压力机工作台面的尺寸应大于冲模平面尺寸，且还需留有安装固定的余地，但过大的工作台面上安装小尺寸的冲模，工作台的受力条件也是不利的。（3）所选压力机的闭合高度应与冲模闭合高度相适应。模具的闭合高度H0是指上模在最低工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离，如图5-1。压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长度能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大的闭合高度,最小闭合高度。图5-1 压力机与模具的闭合高度设计模具时，模具的闭合高度的数值应该满足下式无特殊情况H0应取上限值，即最好取在：，这是为了避免连杆调节过长，螺纹接触面积小而压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床下面加垫板。如上图5-1所示。（4）冲压力与压力机能的配合关系：当进行冲裁等冲压加工时，由于其施力行程较小，近于板材的厚度，所以可按冲压过程中作用于压力机滑块上所有力的总和F总选取压力机。通常取压力机的名义吨位比F总大20%30%。当拉深行程较大，特别是采用落料拉深复合冲压时，不能简单地将落料力和拉深力叠加去选择压力机。因为曲柄压力机的标称压力上指滑块下死点（或接近下死点）时发生的。因此，应该注意曲柄压力机的允许压力曲线。否则，很可能会由于过早地出现最大冲压力而使压力机超载损坏。见图5-2。图5-2 压力曲线由于复合模的特点，为防止设备超载，可按公称压力F压（1.61.8）F总选择压力机。考虑到制件的精度要求，按参考文献模具设计与制造简明手册P37表1-68初选J23-3.15压力机，其主要技术参数如下：公称压力：31.5KN 滑块行程：25mm 最大封闭高度：120mm 封闭高度调节量：25mm 工作台尺寸（前后左右）：160250mm 工作台孔径（前后左右直径）：90120110mm 模柄孔尺寸（直径深度）：25mm40mm第六章冲裁模工作部分设计计算6.1冲裁间隙冲裁间隙是冲裁模的凸模和凹模刃口之间的间隙。冲裁间隙分为单边间隙和双边间隙单边间隙用C表示,双边间隙用Z表示。间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是冲裁工艺与模具设计中一个极其重要的工艺参数。6.1.1对冲裁件质量的影响冲裁件的质量主要是指断面质量、尺寸精度、和形状误差。断面应平直、光滑；圆角小；无裂纹、撕裂、夹层和毛刺等缺陷。零件表明应尽可能平整。尺寸应在图样规定的公差范围内。影响冲裁件质量的因素有：凸、凹模间隙值的大小及其分布的均匀性，模具刃口锋利状态、模具结构与制造精度，材料性能等，其中，间隙值的大小与分布的均匀性是主要因素。冲裁件的尺寸精度是指冲裁件实际尺寸与标称尺寸的差值（），差值越小，精度越高。这个差值包括两方面的偏差，一是冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，二是模具本身的制造偏差。冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差，主要是由于冲裁过程中，材料受拉伸、挤压、弯曲等作用引起的变形，在加工结束后工件脱离模具时，会产生弹性恢复而造成的。偏差值可能是正的，也可能是负的。影响这一偏差值的因素主要是凸、凹模的间隙。当间隙较大时，材料所受拉伸作用增大，冲裁完毕后，因材料的弹性恢复，冲裁件尺寸向实体方向收缩，使落料件尺寸小于凹模尺寸，而冲孔件的尺寸则大于凸模尺寸。当间隙较小时，凸模压入板料接近挤压状态，材料受凸、凹模挤压力大，压缩变形大，冲裁完毕后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，而冲孔件的孔径则变小。此外，尺寸变化量的大小还与材料力学性能、厚度、轧制方向、冲裁件形状等因素有关。材料软，弹性变形量小，冲裁后弹性恢复量就小，零件的精度也就高。材料硬，弹性恢复就大。上述讨论的是模具在制造精度一定的前途下进行的，间隙对冲裁件精度的影响比模具本身制造精度的影响要小得多，若模具刃口制造精度低，冲裁出的工件精度也就无法得到保证。模具的制造精度与冲裁件精度之间的关系见表6-1。表6-1 冲裁件精度冲模制造精度材料厚度 t (mm)0.50.81.01.52345681012IT6IT7IT7IT9IT9IT8-IT8IT9-IT9IT10-IT10IT10IT12IT10IT12IT12-IT12IT12-IT12IT12-IT12-IT14-IT14-IT14-IT14模具的磨损及模具刃口在压力作用下产生的弹性变形也会影响到间隙及冲裁件应力状态的改变，对冲裁件的质量会产生综合性影响。6.1.2 对模具寿命的影响冲裁模具的寿命以冲出合格制品的冲裁次数来衡量，分两次刃磨间的寿命与全部磨损后的总寿命。冲裁过程模具的损坏有磨损、崩刃、折断、啃坏等多种形式。影响模具寿命的因素很多，有模具间隙；模具制造材料和精度、表面粗糙度；被加工材料特性；冲裁件轮廓形状和润滑条件等。模具间隙是其中的一个主要因素。因为在冲裁过程中，模具端面受到很大的垂直压力和侧压力，而模具表面与材料的接触面仅局限在刃口附近的狭小区域，这就意味着即使整个模具在许用压应力下工作，但在模具刃口处所受的压力也非常大。这种高的压力会使冲裁模具和板材的接触面之间产生局部附着现象，当接触面发生相对滑动时，附着部分便发生剪切而引起磨损附着磨损。其磨损量与接触压力、相对滑动距离成正比，与材料屈服强度成反比。它被认为是模具磨损的主要形式。当模具间隙减小时，接触应力（垂直力、侧压力、摩擦力）会随之增大，摩擦距离随之增长，摩擦发热严重，因此模具磨损加剧（图6-1），甚至使模具与材料之间发生粘结现象。而接触压力的增大，还会引起刃口等异常损坏。这些都导致模具寿命大大降低。因此适当增大模具间隙，可使凸、凹模侧面与材料间的摩擦减小，并减缓间隙不均匀的不利因素，从而提高模具寿命。但间隙过大，板料的弯曲拉伸相应增大，使模具刃口端面上的正压力增大，容易产生崩刃或产生塑性变形使磨损加剧，降低模具寿命。同时，间隙过大，卸料力会随之增大，也会增加模具的磨损。所以间隙是影响模具寿命的有一个重要因素。从图6-1可看出，凹模端面的磨损比凸模大，这是由于凹模端面上材料的滑动比较自由，而凸模下面的材料沿板面方向的移动受到限制的原因，而图中所看到凸模侧面的磨损最大，是因为从凸模上卸料，长距离，摩擦加剧了侧面的磨损，若采用较大的间隙可使孔径在冲裁后因弹性回弹增大，卸料时减少与凸模的摩擦，从而减小凸模侧面的磨损。模具刃口的磨损，带来刃口的钝化和间隙的增加，使制件尺寸精度降低，冲裁能量增大，断面粗糙。刃口的钝化会使裂纹发生点由刃口端面向侧面移动，发生在刃口磨损部分终止处，从而产生大小和磨损量相当的毛刺（凸模刃口磨钝，毛刺产生在落料件上，凹模刃口磨钝，毛刺产生在孔上），所以必须注意尽量减小模具磨损。为提高模具寿命，一般需要增大间隙，使2/t达到15%25%，模具寿命可提高35倍，若采用小间隙，就必须提高模具硬度与模具制造精度，在冲裁刃口进行充分的润滑，以减小磨损。6.1.3 对冲裁力、卸料力的影响当间隙减小，凸模压入板材的情况接近挤压状态，材料所受拉应力减小，压应力增大，板料不易产生裂纹，因此最大冲裁力增大；当间隙增大，板料所受拉应力增大，材料容易产生裂纹，因此冲裁力减小。继续增大间隙值，凸、凹模刃口产生的裂纹不相重合，会发生二次断裂，冲裁力下降变缓（图6-2）。间隙大小对卸料力的影响可见图6-3。间隙增大时，而冲裁件光滑带窄，落料件尺寸偏差为负，冲孔件尺寸偏差为正，因此使卸料力、推件力或顶件力减小。间隙继续增大时，而毛刺增大，卸料力、顶件力迅速增大。6.2合理间隙的选用由以上分析可知，凸、凹模间隙是冲裁过程最重要的工艺参数，它对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力和卸料力等都有很大的影响。因此，设计模具时，一定要选择一个合理的间隙，使冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，模具寿命长，所需冲裁力小。但严格来说，并不存在一个同时满足所有理想要求的合理间隙。考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围，就可以基本满足以上各项要求，冲出合格制件。这个范围的最小值称为最小合理间隙，最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在图6-4 合理冲裁间隙的确定使用过程中的逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理间隙。确定合理间隙的方法主要有理论计算法和查表选取法两种。（一）理论计算法确定间隙时理论计算的依据主要是：在合理间隙的情况冲裁时，材料在凸、凹模刃口处产生的裂纹成直线会合。从图6-4所示的几何关系可得出计算合理间隙的公式：式中产生裂纹时的凸模压入深度（mm）；料厚（mm）；最大切应力方向与垂线间夹角（即裂纹方向角）。由上式可知，间隙Z一板材厚度、相对压入深度、裂纹方向角有关。而、又与材料性质有关，表6-2为常用材料的与的近似值。由表中可以看到，影响间隙值的主要因素是板材力学性能及其厚度。板材越厚、越硬或塑性越差，值越小，合理间隙值越大。材料越软，值越大，合理间隙值越小。材料硬化后，之比值较表中值要小10%左右。式中，令，称为材料的品质系数。由于这种方法用起来不方便，所以目前生产上普遍使用的是查表选取法。（二）查表选取法如上所述，间隙的选取主要与材料的种类、厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，在生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，各种资料中给的间隙值并不相同，有的相差较大，选用时应按使用要求分别表6-2 与值材料（%）t4软钢中硬钢硬钢75706560544770656055474565555548443850404535352556454选取。对于断面质量和尺寸精度要求高的工件，应选用小的间隙值，而对于精度要求不高的工件，则应尽可能采用大间隙，以利于提高模具寿命、降低冲裁力。同时还必须结合生产条件，根据冲裁件尺寸和形状、模具材料和加工方法、冲压方法及生产率等，灵活掌握、斟情增减。本模具设计冲裁间隙的选取，参考表6-3选取。表6-3 冲裁模具初始双面间隙Z（电器仪表行业用）（mm）材料厚度软铝紫铜、黄铜、软钢（C0.08%C0.2%）杜拉铝、中等硬钢（C0.3%C0.4%）硬钢（C0.2%C0.6%）0.20.0080.0120.0100.0140.0120.0160.0140.018 0.30.0120.0180.0150.0210.0180.0240.0210.027 0.40.0160.0240.0200.0280.0240.0320.0280.0360.50.0200.0300.0250.0350.0300.0400.0350.0450.60.0240.0360.0300.0420.0360.0480.0420.0540.70.0280.0420.0350.0490.0420.0560.0490.0638.00.7200.8800.8000.9600.8801.0400.9601.1209.00.8100.9900.9001.0800.9901.1701.0801.26010.00.9001.1001.0001.2001.1001.3001.2001.400本模具所冲裁的材料为软黄铜，材料厚度为0.5mm，查表得：=0.025mm，=0.035mm.6.3 模具刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理的间隙的数值也必须依靠模具刃口尺寸来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸及其公差是设计冲裁模的主要任务之一。（一）计算原则由于凸、凹模之间存在间隙，所以冲裁件断面都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲裁件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用过程中，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：（1）落料模先确定凹模尺寸，其标称尺寸应取接近或者等于制件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格制件，凸模刃口的标称尺寸比凹模小一个最小合理间隙。（2）冲裁模先确定凸模刃口尺寸，其标称尺寸应接近或者等于制件的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，也能冲出合格的孔。凹模刃口的标称尺寸应比凸模大一个最小合理间隙。（3）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。一般冲裁件精度较工件精度高23级。若零件没有标注意公差，则对于非圆形件按国家标准非配合尺寸的IT14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。（二）计算方法模具工作部分尺寸及公差的计算方法与加工方法有关，基本上可分为两类。1.凸模与凹模分开加工凸、凹模分开加工，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，以满足如下条件或取也就是说，新制造的模具应该是，如图6-5所示。否则制造的模具间隙已超过允许的变动范围，影响模具的使用寿命。2.凸模与凹模配合加工对于冲制件形状复杂或薄板制件的模具,其凸、凹模往往采用配合加工的方法。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，配作凹模（或凸模），使他们保持一定距离。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。由于复杂形状工件各部分尺寸性质不同，凸模和凹模磨损后，尺寸变化趋势不同，所以基准件的刃口尺寸计算方法也不相同。（三）计算凸、凹模工作部分尺寸。由表6-3查得冲裁模初始双面间隙=0.025mm，=0.035mm.未注公差的毛坯尺寸按照IT14级精度计算。 =（0.035-0.025）mm=0.010mm按公式得：=0.004 =0.006下面对落料和冲孔两种情况分进行讨论。1. 落料：根据以上原则，应先确定凹模尺寸，使凹模标称尺寸接近或等于工件的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸保证最小合理间隙。凹模制造偏差取正偏差，凸模取负偏差。各部分配置见图6-6 a). a）落料 b）冲孔图6-6 落料、冲孔时个部分分配位置落料应以凹模为基准然后配做凸模。按照文献冲压工艺与模具设计P64，可以分以下二种情况进行分析：1）、凹模磨损后，尺寸变大为A类，计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为,再按落料凹模公进行计算 2）、凹模磨损后，尺寸变小为B类，计算这类尺寸，先把工件图尺寸化为，再按冲孔凸模公式进行计算式中、凹模刃口尺寸（mm）； A、B 工件标称尺寸（mm）；工件公差（mm）；凹模制造偏差（mm），；对零件落料部分的分析，图中未标注公差按IT14选择，对零件图中各尺寸进行分类：A类尺寸有：，B类尺寸有：对A类尺寸，由冲压工艺与模具设计表2-11查得：由文献冲压工艺与模具设计P58表2-6查得=0.025 mm, =0.035 mm.该零件落料时凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值=0.0250.035 mm。2. 冲孔：应以凸模为基准，然后配做凹模。计算凸模刃口尺寸：设冲孔尺寸为。根据以上原则，应先确定凸模尺寸，使凸模标称尺寸接近或等于工件孔的最大极限尺寸，再增大凹模尺寸以保证最小合理间隙。模具偏差“入体化”标注，计算公式如下：式中、-冲孔凸、凹模直径（mm） d -冲孔件标称尺寸 -凸、凹模最小合理间隙 -工件制造公差 x -系数，查文献冲压工艺与模具设计表2-11，x=0.5则 =mm =mm该零件落料时凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值=0.0250.035 mm。（四）弯曲模工作部分的设计计算如图6-7（冲压工艺与模具设计）所示弯曲模工作部分的尺寸，主要是指凸模、凹模的圆角半径和凹摸的深度，对于U形件的弯曲模则还有凸、凹模之间的间隙及模具宽度尺寸等。图6-7 弯曲模的结构尺寸1）凸凹横的圆角半径凸模的圆角半径庞等于弯曲件内侧的圆角半径r，但不能小于材料允许的最小弯曲半径（冲压工艺与模具设计P105，表35）。如果r，弯曲时应取，随后增加一道校正工序，校正模的r；当弯曲件内侧的圆角半径较大时(10)，则必须考虑回弹，修正凸模圆角半径。凹模的圆角半径可根据板材的厚度t来选取： (36)t 24, (23)t t4mm, 2t 对于本设计，1.4mm 凹模的圆角半径不宜过小，以免弯曲时擦伤毛坯表面，同时凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时毛坯会发生偏移。2）凹模深度凹模深度尺寸可按冲压工艺与模具设计P113,表36表38选取。弯曲U形件时，若直边高度不大或要求两边平直，凹摸深度应大于零件的高度；否则，凹横深度可小于零件高度。本次设计的弯曲部分是U型弯曲，按照表3-8，可选取凹模深度=15mm3)凸、凹模间隙对于U形件弯曲，必须合理选择凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹也大，弯曲件尺寸和形状不易保证；间隙过小，会使零件边部壁厚减薄，降低摸具寿命，且弯曲力大。生产中常按材料性能和厚度选取；对钢板C(1.051.15)t，对有色金属C(1.01.1)t。4）模具宽度尺寸弯曲件宽度尺寸标注在外侧时图（68a），应以凹模为基准，先确定凹摸尺寸。如果考虑到模具磨损和弯曲件的回弹，凹模宽度尺寸应为：凸模尺寸按凹模配制，保证单边间隙C，即。弯曲件宽度尺寸标注在内侧时(图68b)，则应以凸模为基准，先计算凸模尺寸：，凹模尺寸按凸模配制，保证单边间隙C，即式中 B弯曲件基本尺寸；弯曲件制造公差；凸、凹模制造公差，按IT68级公差选取。，图 6-85）计算弯曲模刃口尺寸由零件图可知弯曲件宽度标注在内侧，则应以凸模为基准，先计算凸模尺寸，凹模尺寸按凸模配制，由公式：凸模圆角半径 r=1.4mm凹模尺寸按凸模配制，保证单边间隙C，即。由公式（1.01.1)t 则第七章模具总体设计 7.1模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合模冲压，所以模具类型为复合模具。7.2确定送料方式模具相对于模架是采用从右往左的横向送料方式，还是采用从前往够的纵向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如L（送料方向的凹模长度）B（垂直于送料方向的凹模宽度）时，采用纵向送料方式；LB时，则采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，其送料方式应采用横向送料。7.3定位方式的选择由于该模具采用的是条料，控制条料送进方向采用导料板。控制条料送进步距采用挡料销。而第一件工件的冲压位置因为条料长度有一定余量，可以靠操作工目测来定。7.4卸料、出件方式的选择模具是采用弹压卸料板，还是采用固定卸料板，取决于卸料力的大小，其中材料料厚是主要考虑因素。由于弹压卸料模具操作时比固定卸料模具方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动作，且弹压卸料板卸料时对条料施加的是柔性力，不会损伤工件表面，因此实际设计中尽量采弹压卸料板，而只有在弹压卸料板卸料力不足时，才改用固定卸料板。随着模具用弹性元件弹力的增强（如采用矩形弹簧），弹压卸料板的卸料力大大增强。根据目前情况，当材料料厚约在2mm以下时采用弹压卸料板，大于2mm时采用固定卸料板较为贴近实际。本模具所冲材料的料厚为0.5mm，因此可采用弹压卸料板。7.5导向方式的选择如采用纵向送料方式，适宜采用中间导柱导套模架（对角导柱导套模架也可）；横向送料适宜采用对角导柱导套模架：而后侧导柱导套模架有利于送料（纵横向均可且送料较顺畅），但工作时受力均衡性和对称性比中间导柱导套模架及对角导柱导套模架差一些；四角导柱导套模架则常用于大型模具；而精密模具还须采用滚珠导柱导套。本模具采用后侧导柱导套模架，对横向送料方式较适宜，同时也提高模具寿命和工件质量，方便操作。第八章主要零部件设计8.1模具材料的选择8.1.1模具材料与热处理模具材料的选择是否正确不仅影响到模具使用寿命，也影响着制件的生产质量。应该根据模具制造条件、模具工作条件、模具材料的基本性能等相关因素，来选择经济、先进、适用的模具材料。选材时必须兼顾模具使用性能要求。对于冷冲模应主要考虑钢的强度、韧性和耐磨性。强度与韧性以及韧性与耐磨性之间往往此消彼长。当模具的主要失效方式是脆性开裂时可考虑选择强度较低但韧性更好的材料或制订合理的热处理工艺以改善钢的韧性，亦可根据实际情况选择同时具有高强度与高韧性的高级合金钢。从兼顾韧性和耐磨性的角度除了整体合理选材外，亦可考虑在保证韧性的同时，采用合理的表面处理以改善模具的耐磨性。塑料模具钢选用时要兼顾其在塑料成形温度下的强度、耐磨性和耐蚀性，同时还应考虑其加工性能和镜面度。热处理不当是导致模具早期失效的重要因素。热处理对模具寿命的影响主要反映在热处理技术要求不合理和热处理质量不良两个方面。统计资料表明，由于选材和热处理不当，致使模具早期失效的约占70。8.1.2 H62软黄铜的性能软黄铜 H68特性及适用范围：有极为良好的塑性(是黄铜中最佳者)和较高的强度,可切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定,但易产生腐蚀开裂。为普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。化学成分：铜 Cu ：67.070.0；锌 Zn：余量；铅 Pb：0.03；铅 Pb：0.03；硼 P：0.01铁 Fe：0.10；铍 Sb ：0.005；铋 Bi：0.002；注：0.3(杂质) 力学性能：抗剪强度 t=235MPa抗拉强度 b=294MPa屈服强度 s=98MPa伸长率 10(%)=40 热处理规范：热加工温度750830;退火温度520650;消除内应力的低温退火温度260270。（查文献储凯，许斌，李先民，李维民主编机械工程材料）。具有良好的韧性和可塑性。由于该模具是用来冲裁较为复杂形状的工件，采用H62材料。8.2落料凹模设计凹模的设计是模具设计一项很重要的工作8.2.1落料凹模刃口形式考虑到工件的出件方式，采用如图8-1的凹模刃口形式：该刃口形式的特点是刃边强度较好，刃磨后工作部分尺寸不变，但洞口积存废料或制件，推件力大且磨损大，刃磨时磨去的尺寸多。一般用于形状复杂的上出件的模具。图8-1凹模刃口形式8.2.2落料凹模外形和尺寸的确定圆形凹模可由冷冲模国家标准或工厂标准件中选用。非标准尺寸的凹模受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，一般按照经验公式概略地计算，如8-2图所示：凹模高度 H=Kb (15mm)凹模壁厚 c(1.52)H（3040mm）式中 b冲压件最大外形尺寸 K系数，考虑板材厚度的影响，其值可查文献冲压工艺与模具设计P224表8-1。查得K=0.3。凹模高度H=Kb=0.312.5=3.75mm15mm由于大批量生产，考虑到总的修模量，凹模厚度H取15mm.凹模壁厚取30mm.则凹模周界尺寸图8-2 凹模尺寸 B=b+2c=12.5+302=72.5mmL=H+2c=15+302=75mm 8.3凸、凹模设计凸凹模是本模具中相当重要的工作零件，是完成冲压工作的主要零件。圆形凸模已趋于标准化。非圆形凸模固定部分应做成圆形或矩形，如果采用线切割或成型磨削时，固定部分应和工作部分一致。8.3.1模具的结构形式和固定方法凸、凹模的固定形式有以下几种方式：直接固定在模板上；台阶固定，螺栓压紧；铆接，凸模上无台阶，装配时端面铆开然后磨平；采用紧固配合固定；粘接剂浇注法固定；螺钉、销钉固定。由于凸凹模落料部分具有复杂外形和较大的断面积，所以模具采用直通式，采用图8-3示的铆接固定：图8-3 凸凹模固定形式图8-4 凸模长度的确定凸模上无台阶，全部长度尺寸相同，装配时上面铆开然后磨平，这种形式适用于形状较复杂的零件，加工凸模时便于全长一起磨削。8.3.2凸凹模长度的确定凸、凹模的长度一般是根据结构上的需要确定的，如图8-4所示：凸凹模长度 L=h1+h2+t+a式中h1固定板厚度（mm）； h2卸料板厚度（mm）； t材料厚度（mm）,t=0.5mm； a附加长度，它包括凸模的修模量、凸模进入凹模的深度级凸模固定板与卸料板的安全距离等。这一尺寸如无特殊要求，可取1020mm。固定板厚度h1取20mm,卸料板厚度8mm,凸凹模长度为 L=20+8+0.5+10=38.5mm 取凸凹模长度40mm.由于凸凹模的断面积较大，故不需要进行强度核算以及抗弯能力和承压能力的校核。8.3.3凸凹模结构设计由于凸凹模同时起到落料凸模和冲孔凹模的作用，并且也肩负着排除废料的责任，故模具设计成如图8-5所示的结构：图8-5 凸凹模结构8.4冲孔凸模凸凹模的材料选择T10A，HRC4050。由于所冲的孔为圆形,而且不属于需要特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用直接固定在固定板中的形式。一方面加工简单，另一方面又便于装配和更换。8.4.1冲孔凸模的固定形式由于冲孔凸模结构简单，故采用如图8-6所示的固定形式，凸模与固定板用H7/g6配合。8.4.2冲孔凸模长度的确定冲孔凸模长度的确定跟凸凹模的长度确定一样。L=h1+h2+t+a取固定板厚度为12mm,卸料板厚度取8mm,附加长度a初取20mm。故L=12+8+0.5+20=40.5mm 8.4.3凸模强度校核1）一般情况下，凸模的强度是足够的，没有必要作强度校核。但对于特别细长的凸模或小凸模冲厚而硬的材料时，必须

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