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SW3D
UG3D
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上模座.dwg
上模座2.dwg
下垫板.dwg
任务书.doc
全部图纸21张.dwg
冲孔凸模.dwg
凸模固定板.dwg
凹模板.dwg
卸料板.dwg
卸料板垫板.dwg
压筋凸模.dwg
压筋凹模.dwg
参考资料连接支架多工位级进模设计.pdf
导料板.dwg
废料凸模1.dwg
废料凸模2.dwg
废料凸模3.dwg
废料凸模4.dwg
废料凸模5.dwg
开题报告-连接支架.doc
弯曲凸模.dwg
弯曲凹模.dwg
落料凸模.dwg
装配图.dwg
设计说明书.doc
连接支架文献翻译.doc
连接支架多工位级进模具设计
摘 要
从工件结构分析，工件有冲孔、落料、弯曲、压筋等等4种组成，工件形状成对称的结构。模具的设计前，我们应该先从工件得工艺、结构形状、生产数量、生产和尺寸的精度要求分析，根据工件图给定的技术要求、材料等要求来确定模具的冲压设计方案、模具类型、结构，从工件的的精度等级确定模具制造精度等级，选取模具零件的制造设备，贴切实际生产的角度出发，为了节约模具制造成本，减少模具设计和制造的时间，保证工件冲压生产精度，最后选取该工件的冲裁模具设计方案采用了级进模具冲裁。模具设计前主要根据相关的公差测量资料，查找工件图纸中未标注公差的极限偏差，根据尺寸公差来确定模具制造的精度，经过多次的排样分析以后，开始进行模具的结构设计，计算模具的闭合高度、卸料力、冲裁力、、冲裁间隙、模具装配配合间隙、凸模高度、压力中心、模具总压力，根据总冲压力选择冲压设备；所有的设计方案确定以后开始绘制模具草图、装配图、零件图、编写技术要求、设计说明书。
关键词：级进模具，冲裁力，连接支架，冲裁间隙，压力中心
目 录
1 前言 1
1.1冷冲压模具概述和发展 1
1.2当前模具的技术水平 1
2 冲压件工艺分析 2
2.1 工件材料分析 2
2.2 工件结构形状分析 3
2.3 尺寸精度 3
3 冲压工艺方案确定 4
3.1 冲裁工艺方案的确定 4
3.2 冲裁工艺方法的选择 4
4 模具总体结构 5
4.2 定位方式的选择 5
4.3 送料方式的确定 5
4.4 出件方式的确定 5
4.5模架结构和导向装置的选择 5
5 工艺参数计算 7
5.1 弯曲展平尺寸计算 7
5.1.1 弯曲中性层确定 7
5.1.2弯曲件展平尺寸计算 7
5.2 排样方式的选择 8
5.1.1 搭边值的确定 8
5.1.2 材料利用率的计算 10
5.2 冲压力的计算 11
5.2.1 冲裁力的计算 11
5.2.2 卸料力计算 11
5.2.3 总冲压力的计算 12
5.2.4 总冲压力的计算 13
5.2.5 初选压力机 13
5.2.5 压力中心的确定 13
6 刃口尺寸的计算 15
6.1 冲裁间隙的确定 15
6.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 16
7 主要零部件设计 20
7.1 凹模设计 20
7.1.1 凹模刃口结构形式的选择 20
7.1.2 凹模精度与材料的确定 20
7.1.3 凹模外形尺寸的确定 20
7.2 凸模的设计 22
7.2.1 凸模结构的确定 22
7.2.2 凸模高度、长度的确定 22
7.2.3 凸模材料的确定 23
7.2.4 凸模精度的确定 23
7.3 卸料装置的设计 23
7.3.1 卸料板的外形设计 23
7.3.2 卸料板材料的选择 24
7.3.3 卸料板的结构设计 24
7.3.4 卸料板整体精度的确定 25
7.3.5 卸料弹簧的设计 25
7.3.6 卸料螺钉的选用 25
7.4 凸模固定板的设计 25
7.5 导向零件的设计 26
7.5.1 垫板的设计 26
7.6 模柄的选用 26
8 冲压设备的校核与选定 28
8.1 冲压设备的校核 28
8.3压力机的选择 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
- 内容简介：
-
上海应用技术学院毕业设计（论文）任务书题目： 连接支架多工位级进模设计学生姓名： 李九倩 学号：1210231110 专业： 材料成型及控制工程任务起至日期： 2016 年 2 月 29 日 至 2016 年 6 月 17 日 共 16 周一、课题的任务内容：该制件连接支架， 其结构较为复杂, 属大批量生产的产品。若采用单工序模生产, 所需模具数量多, 生产效率低并且难以精确定位。若采用多工位级进模生产, 原材料由自动送料器送入, 零件产品一次成形,将大大提高生产效率和零件质量的稳定性, 降低生产成本。因此，要求根据制件的结构特点，分析采用不同成形工艺的优缺点，确定采用级进模设计，设计出结构合理，使用可靠方便的级进模具，该模具能生产出达到图纸所要求的尺寸、公差和其它技术指标零件。对设计过程中的设计思路、方案的分析及必要的设计计算、校核要有具体的文字（或配图）说明和演算公式和结论，完成毕业设计说明书的撰写（说明书查重率不得超过 40%） 。二、原始条件及数据：文献三、设计的技术要求（论文的研究要求）：1.根据文献绘制连接支架零件的三维模型，分析比较不同的冲压工艺方案，确定理想的排样图。2.根据产品的要求，完成零件的级进模设计级进模具的总体设计以及冲压设备的选型。3.进行模具结构零件的草图设计，完成必要的工艺分析、计算和校核。4.绘制模具装配总图和模具零件图。5.合理制订该模架主要零部件的加工工艺规程。四、毕业设计（论文）应完成的具体工作：1、毕业设计开题报告（字数在 30004000） ；2、外文文献翻译（5000 个汉字以上或 20000 个外文印刷符号） ；3、拟定零件成型工艺，模具结构设计、绘制模具装配图；4、模具成型零件及其它零件结构设计、绘制成型零件图及其它非标准零件图；5、拟定主要成型零件的加工工艺路线；6、毕业设计说明书（字数不少于 15000） 。另外每周须（网上）填写毕业设计进程状况汇报及设计过程中的问题（12 次/周） 。软硬件名称、内容及主要的技术指标（可按以下类型选择）：计算机软件 运用 AUTOCAD、NX、Pro-E 等软件进行设计图 纸 计算机绘图的图纸不少于 3 张 0 号图纸（折算）电 路 板机 电 装 置新材料制剂结 构 模 型其 他五、查阅文献要求及主要的参考文献：根据设计课题的内容和要求，结合本专业的最新发展动态，查阅至少 10 篇中、外文文献资料，其中外文文献资料至少 2 篇，并将外文文献资料译成中文（译文不得少于 5000汉字或 20000 外文印刷符号） 。本专业主要期刊：模具工业、模具技术、模具制造、电加工与模具、塑料工业等。其它主要参考文献资料：1 冲模设计手册编写组， 冲模设计手册，北京：机械工业出版社，20042 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，20043 张正修，冲模结构设计方法、要点及实例，北京：机械工业出版社，20074 陈炎嗣，多工位级进模设计与制造，北京：机械工业出版社， 20065 段来根，多工位级进模与冲压自动化，北京：机械工业出版社，20016 欧阳波仪，多工位级进模设计标准教程，北京：化学工业出版社，20087 余学文等， UG NX4 级进模设计培训教程，北京：清华大学出版社，2009六、进度安排：（设计或论文各阶段的要求，时间安排）：2.29 之前：根据设计课题要求，分析制件技术要求，绘制零件图；查阅中、外文文献资料；拟定成型工艺及模具结构设计方案，并进行方案分析、比较，确定设计方案；撰写开题报告；与指导教师进行开题交流，填写开题交流讨论记录表，上传提交开题报告、开题交流讨论记录表等初期检查资料。2.294.15：进行模具结构设计，绘制模具结构装配草图，并进行有关工程计算校核；绘制模具结构装配图；完成外文文献的翻译；填写并上传毕业设计中期自检表、模具结构装配图、外文文献的译文及原文等中期检查资料。4.185.20：绘制模具成型零件及其它非标准的零件图；拟定主要成型零件的加工工艺路线。5.215.27：撰写毕业设计说明书，完成毕业设计全部内容。上传全部毕业设计资料（电子版） 。5.286.5：接受指导教师的审核、评阅，修改、完善毕业设计。重新上传全部毕业设计资料。6.66.10：根据评阅教师的审核意见，进一步修改、完善毕业设计；重新上传全部毕业设计资料；打印设计图纸和说明书等；准备毕业设计答辩。6.136.17：参加毕业设计答辩；上传并提交最终修改好的毕业设计全部资料（电子版和纸质版）及光盘。指导教师： 聂文忠 2016 年 1 月 5 日审核意见： 同意教研室主任： 刘光明 2016 年 1 月 6 日2016 届本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称 连接支架多工位级进模设计专 业 专业方向 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 教 研 室 上海应用技术学院机械工程学院2016 年 月日连接支架多工位模具设计1 开题依据1.1 选题背景和简介级进模即连续模是由多个工位组成的，每个工位完成不同的加工，并且按照顺序排布，冲床一次行程即可完成各种不同的加工。级进模由于效率高，加工精度高，能够很好的保证所加工的零件的精度和质量而被越来越多的使用，它有很好的导向和定距系统。可是它的结构比较复杂，制造周期也比较长，其使用有较高的要求。1.2 选题目的以及意义目的：通过连接支架模具设计，培养自己将知识与实践相结合的能力，能够自主的运用在大学中学到的知识去完成设计。能够独立的思考问题，通过查阅资料解决问题。在教师的指导下，充分发挥个人积极性，独立完成中等复杂程度的模具设计，从而树立正确的设计思想，初步掌握工程设计的一般方法。意义：本次毕业设计，是对自己的一次综合考验。可以锻炼个人的实践能力，全局统筹能力。并且通过对本课题的设计实践，有助于培养严谨、科学的工作态度，使理论与实践紧密结合，为早日适应企业工作奠定基础。2 文献综述随着时代的进步，我国模具行业正快速发展中，冲压工艺成为了现代制造业中，越来越重要的一种技术。单单就汽车行业来说，一个型号的汽车所需要的模具数量达到了几千副，价值上亿元，而且，如果汽车更换车型的话，80%的模具需要进行更换或者更改，而近几年汽车销量也大大提升。另外，电子产品也占据了很大的市场，更新换代最快的也是电子产品。根据统计，在模具工业中冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它模具约占 11%。过去，由于技术水平有限，级进模工位很少，通常 3 5 个。而 10 个工位:的级进模基本很少见。近几年，由于模具设计与制造高新科技技术的应用和进步使得多工位不再限制。据了解，多工位高精度级进模工位间步距精度可控制在0.01mm 之内，工位数已达几十个，多的已有 70 个左右。就年生产总量来看，我国的模具产量位居世界第三，但是，在整个模具设计制造水平上来看，我国与发达国家仍存在很大的差距。国内近几年在大型复杂精密多工位级进模的设计与制造方面有了长足的进步，如为电子行业配套的精度达 1 微米、寿命达 3 亿次以上的高精密高速多工位级进模、集成电路引线框架多工位级进模等。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家。在模具 CAD/CAE/CAM技术、冷冲模和精冲模 CAD 软件、模具的电加工和数控加工技术、快速成形（RP）和快速制模技术、新型模具材料等方面都取得了显著的进步和多项成果。随着国内市场产品档次的提升，近些年，先进多工位与多功能冲压模具的总体技术水平提升，特别是产量最大的精密多工位级进模的技术水平、制造精度、使用寿命和制造周期等性能指标方面均有了明显进步，相当一部分高档优质模具的总体水平已达到或接近国际同类模具水平。不仅替代进口，一部分模具还出口到工业发达国家和地区。另外，多工位冲压传递模具基本达到国外同类水平。3 方案论证3.1 结构特点零件展开毛坯最大尺寸60mm，属中尺寸冲零件，坯料为42 mm14 mm，且基本尺寸为矩形，零件在3 个方向上都有弯曲。考虑到SECC 的性能，能够适应需要，故采用单排方式可大大降低模具成本及制造难度。此外，由于三向弯曲，采用中间载体、单桥的排样方案。后考虑到弯曲回弹及折弯高度间的关系，零件前端切舌处的V形折弯需注意回弹而产生尺寸误差。3.2 材料特性SECC 是一种冲压材料，在冷轧板表面镀上了锌层，防锈耐腐蚀、价值比较昂贵，通用板厚在 0.43.2mm。符号：S-钢（Steel）、E-电镀（Electrodeposition）、C-冷轧（Cold）、第四位 C-普通级（common）、D-冲压级（Draw）、E-深冲级（Elongation）。锌层代号：E-电镀锌层。8、16、24、32 表示锌附着量，单位为 g/m2。镀层厚度（单面）1.4、4.2、7.0。表面处理代号：C-铬酸系处理、O-涂油、P-磷酸系处理、S-铬酸系处理+涂油、Q-磷酸系处理+涂油、M-不处理。常用于汽车、家用电器、办公用品、建筑、机械生产及其他电器行业的零部件制造。3.3 设计方案拟定方案一：先落料-冲孔，采用单工序模生产； 方案二：冲孔、落料同时完成-弯曲，采用复合模生产；方案三：先冲孔-弯曲-落料，采用级进模生产。方案分析比较：方案一模具结构简单，但需要 3 道工序，3 副模具，生产效率低，成本高，难以满足该零件的生产量要求。方案二需二副模具，冲压件的形位精度容易保证，且生产效率也高；方案三只需要一副模具，生产效率高，模具运行速度快，可实现自动化生产，零件的冲压精度高，但模具成本高，模具耗材和制造周期较长。通过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。4 毕业设计（论文）内容4.1 基本内容研究方法与目的：通过连接支架成型工艺的分析，该零件成型精度要求较高，在工件上多个地方弯曲，需要合理安排工艺流程，选择和设计模具结构，并绘制模具的装配图和零件图，绘制模具成型零件的制造工艺卡，并撰写设计说明书，培养和提高模具设计能力和解决实际问题的能力。本次设计的主要内容（1）绘制二维零件图及三维零件图；（2）对零件进行冲裁、成型工艺性能研究和生产的经济性分析；（3）确定零件工艺方案，指定其冲压工艺流程，进行冲裁力、凸凹模刃口尺寸计算，进行模具结构分析，确定模具各组成部分的具体结构，使用 CAD 软件进行产品绘制设计模具装配图和零件图；（4）对模具主要工作零件的制造工艺进行分析；（5）对模具进行装配工艺分析；（6）编制连接支架冲压工艺分析与模具设计的说明书；4.2 重点内容本次设计的重点目标就是为了能深入了解和学习模具设计知识，解一个冲压模具工艺过程，通过毕业设计的工艺分析优化、模具结构设计优化、CAD 软件操作应用等过程，进步巩固、拓展专业知识、掌握多工位级进模的特点及典型结构，提高了理论联系实际解决实际问题的能力，对将来走向工作岗位，更好的适应工作具有指导意义。通过本次毕业综合设计，掌握冷冲压模具设计的方法和步骤，掌握冷冲压模具设计的基本技巧，懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了模具的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了相应工程设计规范和标准，同时对相关的课程进行了全面的复习，使独立思考能力有了提高。4.3 难点内容根据零件所给定的尺寸，零件上多个地方弯曲，且为非 90的弯曲，所以要合理的选择计算展品尺寸。查阅相关的设计手册，结合零件给定的弯曲半径，材料厚度选取弯曲中心层系数，计算计算零件的展平尺寸，设计合理的零件排样图，以便模具结构稳定，凸模的强度足够，提高材料利用率。由于零件的材料、形状、尺寸精度精度、技术要求等的不同，在多工位级进模的排样图设计时，需建立在技术要求和生产需要来设计，保证零件生产的料率、成本、质量、精度。所以在模具设计前，尽量制定多个设计方案，反复研究最总确定适合的设计方案。5 工作进度安排2.29 之前：根据设计课题要求，分析制件技术要求，绘制零件图；查阅中、外文文献资料；拟定成型工艺及模具结构设计方案，并进行方案分析、比较，确定设计方案；撰写开题报告；与指导教师进行开题交流，填写开题交流讨论记录表，上传提交开题报告、开题交流讨论记录表等初期检查资料。2.294.15：进行模具结构设计，绘制模具结构装配草图，并进行有关工程计算校核；绘制模具结构装配图；完成外文文献的翻译；填写并上传毕业设计中期自检表、模具结构装配图、外文文献的译文及原文等中期检查资料。4.185.20：绘制模具成型零件及其它非标准的零件图；拟定主要成型零件的加工工艺路线。5.215.27：撰写毕业设计说明书，完成毕业设计全部内容。上传全部毕业设计资料（电子版） 。5.286.5：接受指导教师的审核、评阅，修改、完善毕业设计。重新上传全部毕业设计资料。6.66.10：根据评阅教师的审核意见，进一步修改、完善毕业设计；重新上传全部毕业设计资料；打印设计图纸和说明书等；准备毕业设计答辩。6.136.17：参加毕业设计答辩；上传并提交最终修改好的毕业设计全部资料（电子版和纸质版）及光盘。6 参考文献1 冲模设计手册编写组， 冲模设计手册，北京：机械工业出版社，20042 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，20043 张正修，冲模结构设计方法、要点及实例，北京：机械工业出版社，20074 陈炎嗣，多工位级进模设计与制造，北京：机械工业出版社， 20065 段来根，多工位级进模与冲压自动化，北京：机械工业出版社，20016 欧阳波仪，多工位级进模设计标准教程，北京：化学工业出版社，20087 余学文等， UG NX4 级进模设计培训教程，北京：清华大学出版社，200机械工程学院毕业设计（论文）开题报告指导教师评语表指导教师评语：。指导教师： 2016 年 3 月 10 日毕业设计（论文）指导小组意见：审核人：年 月 日XXXXXXX 学院毕业设计题目：连接支架多工位级进模具设计系 部 专 业 名 称 班 级 姓 名 指 导 教 师 年 月 日连接支架多工位级进模具设计摘 要从工件结构分析，工件有冲孔、落料、弯曲、压筋等等 4 种组成，工件形状成对称的结构。模具的设计前，我们应该先从工件得工艺、结构形状、生产数量、生产和尺寸的精度要求分析，根据工件图给定的技术要求、材料等要求来确定模具的冲压设计方案、模具类型、结构，从工件的的精度等级确定模具制造精度等级，选取模具零件的制造设备，贴切实际生产的角度出发，为了节约模具制造成本，减少模具设计和制造的时间，保证工件冲压生产精度，最后选取该工件的冲裁模具设计方案采用了级进模具冲裁。模具设计前主要根据相关的公差测量资料，查找工件图纸中未标注公差的极限偏差，根据尺寸公差来确定模具制造的精度，经过多次的排样分析以后，开始进行模具的结构设计，计算模具的闭合高度、卸料力、冲裁力、冲裁间隙、模具装配配合间隙、凸模高度、压力中心、模具总压力，根据总冲压力选择冲压设备；所有的设计方案确定以后开始绘制模具草图、装配图、零件图、编写技术要求、设计说明书。关键词：级进模具，冲裁力，连接支架，冲裁间隙，压力中心ABSTRACTFrom the structure of the workpiece, the workpiece has punching, blanking, bending, compression, and so on 4 kinds of components, the shape of the workpiece into a symmetrical structure. Mold design, we should first from the workpiece to process, the shape of the structure, production quantity, and the size precision requirements analysis, according to the requirements of the technical requirements of the workpiece in a given graph and material to determine design scheme of die stamping, mold type, structure, from the level of the accuracy of the workpiece determined the mold manufacturing precision grade, mold manufacturing equipment selection, appropriate practical point of view, in order to save the mold manufacturing cost, reduce the time of mold design and manufacturing, stamping parts production precision assurance, finally selects the workpiece punching blanking die design using the level into the mold and punching. Mold design mainly according to the measurement data, find the workpiece drawings unlabeled tolerance limit deviations, according to the dimensional tolerances to determine precision mold manufacturing, after multiple layout analysis to design of die structure, die shut height calculation, unloading, blanking force, and punching blanking clearance, die assembly with the gap, the height of the convex die, the center of pressure, the mold total pressure, according to the total impulse pressure stamping equipment selection; all the design after determining the start sketching the mold and assembly drawings, part drawings, preparation of technical requirements, design specifications.Keywords: progressive die, blanking force, connecting bracket, blanking clearance, pressure cente目 录1 前言 .11.1 冷冲压模具概述和发展 .11.2 当前模具的技术水平 .12 冲压件工艺分析 .22.1 工件材料分析 .22.2 工件结构形状分析 .32.3 尺寸精度 .33 冲压工艺方案确定 .43.1 冲裁工艺方案的确定 .43.2 冲裁工艺方法的选择 .44 模具总体结构 .54.2 定位方式的选择 .54.3 送料方式的确定 .54.4 出件方式的确定 .54.5 模架结构和导向装置的选择 .55 工艺参数计算 .75.1 弯曲展平尺寸计算 .75.1.1 弯曲中性层确定 .75.1.2 弯曲件展平尺寸计算 .75.2 排样方式的选择 .85.1.1 搭边值的确定 .85.1.2 材料利用率的计算 .105.2 冲压力的计算 .115.2.1 冲裁力的计算 .115.2.2 卸料力计算 .115.2.3 总冲压力的计算 .125.2.4 总冲压力的计算 .135.2.5 初选压力机 .135.2.5 压力中心的确定 .136 刃口尺寸的计算 .156.1 冲裁间隙的确定 .156.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .167 主要零部件设计 .207.1 凹模设计 .207.1.1 凹模刃口结构形式的选择 .207.1.2 凹模精度与材料的确定 .207.1.3 凹模外形尺寸的确定 .207.2 凸模的设计 .227.2.1 凸模结构的确定 .227.2.2 凸模高度、长度的确定 .227.2.3 凸模材料的确定 .237.2.4 凸模精度的确定 .237.3 卸料装置的设计 .237.3.1 卸料板的外形设计 .237.3.2 卸料板材料的选择 .247.3.3 卸料板的结构设计 .247.3.4 卸料板整体精度的确定 .257.3.5 卸料弹簧的设计 .257.3.6 卸料螺钉的选用 .257.4 凸模固定板的设计 .257.5 导向零件的设计 .267.5.1 垫板的设计 .267.6 模柄的选用 .268 冲压设备的校核与选定 .288.1 冲压设备的校核 .288.3 压力机的选择 .28结 论 .29致 谢 .30参考文献 .3111 前言1.1 冷冲压模具概述和发展在模具在制造和生产的工业中，模具生产的特点为生产效率高、制造成本低、生产进度好、操作简单、可以人工操作，也可以采用自动化生产。模具行业也可以是不衰行业，生活离不开生产，生产离不开制造，制造离不开模具。在我国古代，模具已经投入工业生产，随着科技的进步，经济的增长，生产设备的优化，现如今，模具已经得到很大的改观，在自动化设备、计算机编程控制设备的投入市场使用，手工制造模具已经被淘汰，目前采用数控设备、电火花加工、显微检测仪器来来制造和检测模具，产品的生产精度和治疗的到了很大的进步，同时也提升了生产的效率。模具行业是一个对工作和实践经验要求非常强的专业，它要求我们在学校要掌握扎实的理论知识，并要求我们有充分的实践环境。大学四年的本科学习即将结束，在这大学四年里我完成了规定的课程，并取得了不错的成绩，熟练地掌握了机械制图、机械设计、互换性与技术测量基础、材料科学基础、模具制造工艺、塑料成型工艺与模具设计、塑性成型工艺与模具设计等相关的基础课、专业基础课和专业课方面的知识，对模具行业的发展、模具技术的应用、模具结构的设计、模具材料的选用、公差配合的选用有了一个比较系统和比较全面的理解，基本上达到了学习的目的。1.2 当前模具的技术水平目前，模具生产企业主要集中于沿海地区的民营企业和北方国家企业，从目前的的制造水平来看，冷冲压模具生产的产品尺寸精度可以精确到0.02mm，模具的最快运行速度可达到 400 次/min，同时常使用的模具制造设备有线切割快走丝、线切割慢走丝、高精度磨床（工艺磨床） 、电脉冲、电火花穿孔机、车床、铣床、刨床、钻床等加工设备，但因高精度的加工设备昂贵，其模具的制造成本较高，例如线切割慢走丝和工艺磨床，所以许多中小企业使用其他低精度的设备来代替价格昂贵的设备，节约模具制造成本，但模具的制造精度随之变低，生产效率变低，人工生产成本变高，企业的业务逐渐的变少，这也是目前国内中小企业面临的困境，特别是沿海地区。模具设计前，先进行产品的工艺分析，其中包括冲裁工艺、弯曲成型工艺。冲裁工艺主要是计算冲裁间隙，冲裁间隙决定着产品的表面质量和轮廓尺寸精度，随着数控机床的使用，代替 80 年代的钳工制造模具，且制造精度高，如今2线切割是模具制造必不可少的设备，冲裁工艺的尺寸很容易控制；弯曲工艺是模具设计制造的难点和重点，这也是目前国内外模具设计重点研究的方向，其难点在于弯曲角度不好控制，弯曲过后的回弹；其次同一尺寸不同材料的产品展平的尺寸不一样，产品展开尺寸决定了弯曲成型后的轮廓尺寸，所以只有理论经验相结合，根据产品材料性能计算弯曲回弹值，计算弯曲凸凹模的极限偏差值，在模具调试时总结弯曲成型凸凹模的尺寸，进行模具凸凹模的尺寸的修改，可以减少模具的调试次数，缩短模具的设计制造周期。1.4 冲压模具的优势冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。主要表现如下:(1) 冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件。（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。但是，冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具 制造的精度高，技术要求高，是技术密集形产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益。32 工件工艺分析图 2-1 工件尺寸图工件名称：连接支架； 工件简图：如图 2-1；生产批量：大批量；材料：SECC；材料厚度：0.8mm；精度等级：IT14 。工件表面质量：工件表面无毛刺、压痕、拉裂、油污等不良现象2.1 工件材料分析材料名称：电解亚铅镀锌钢板；材料牌号：SECC；材料状态：已退火；抗剪强度：260Mpa；4抗拉强度：300Mpa；屈服点：380Mpa；伸长率：35%2.2 工件结构形状分析（1）工件为冲孔、落料、弯曲加强筋件，材料厚度为 0.8mm，轮廓均由圆弧和直线构成，弯曲成 U 形，工件结构具备对称性，要求大批量生产，模具设计的时候需要考虑凸凹模工作零件刃口的使用寿命和耐疲劳和耐磨损强度，选取与之相应的模具模钢材。（2）工件上的最小孔直径为 2.4mm，最小冲裁尺寸为 0.8mmmm，查询冲压成型资料，所以该零件的尺寸结构满足冲裁要求，如图 2-2 所示。b1.5t l5b c（1-1.5）t c1（1.5-2）t2.3 尺寸精度根据工件技术要求注明未标注的尺寸公差按照 IT14 计算，模具设计的相关尺寸按照工件的公差等级来确定，一般无特殊要求的情况下，模具设计制造的精度等级大于工件的 2 到 3 个公差等级。5表 2-1 常见零件公差等级表公差等级 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14尺寸 /mm /m /mm336 610 1018 1830 3050 5080 80120 12018034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202500.100.120.150.180.210.250.300.350.400.140.180.220.270.330.390.460.540.630.250.300.360.430.520.620.740.871.003 冲压工艺方案确定3.1 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺的确定，值为了更好地匹配模具生产的批量，更好地让模具使用寿命与工件的生产批量相吻合，若达到工件的生产批量，模具依旧完好，强度足够，则是浪费了模具的材料，若还未大道工件生产批量时候，模具已经接近报废，这需要继续开模来完成工件生产，则增加了模具开发成本。所以模具设计前要综合分析工件的生产批量，确定工件的精度，选择拟定模具的结构类型。3.2 冲裁工艺方法的选择冲裁工序可分为单工序冲裁、复合工序冲裁和连续冲裁。(1) 单工序模在一副模具中完成只完成一种工序的冲模，如落料模，冲孔模，拉深模等结构较为简单，生产效率不高，一般适用于小批量生产。(2) 复合模是在单工序模的基础上发展起来的一种较先进的模，在一副冲模中一次定位可以同时完成几个工序。复合模结构紧凑，一套模具能完成若干工序，大大减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转时间，劳动生产效率高。6(3) 连续模是把完成一个冲件的几个工序，排列成一定的顺序，组成连续模， 在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm）、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件 5。从零件图可看出，该零件包括冲孔、多次冲裁外形和落料,弯曲等基本工序，可以采用以下三种工艺方案：(1) 先落料，再冲孔，最后弯曲采用三副单工序模生产。(2) 冲孔落料复合冲压，再弯曲单工序生产。(3) 冲孔、冲外形弯曲和落料连续冲压，采用级进模生产。对以上三种工艺方案进行分析比较：方案一：模具结构简单，但需要三道工序、三套模具才能完成零件的加工，生产效率较低，难以满足零件大批量生产的需求。方案二：复合模定位精度高并且满足大批量生产的要求，仍然需要一副复合模和一副单工序模，成本较高。同时需要考虑提高劳动效率和节约人力成本，该工件并不适合用复合模加工。方案三：级进模本身能满足大批量生产，而且生产效率最高，也能够自动进料，节约人力。由于工件的部分尺寸精度为较高，符合级进模加工工件的精度要求。表 3-1 单工序冲裁、级进冲裁和冷冲冲裁性能总结对比结构类型 单工序模 复合冷冲模 级进模生产批量 小批试样 适中 大精度 低 较高 较高冲压生产率 低 适中 速度快，量大实现操作机械化自动化的可能性容易实现 较难实现 容易实现生产通用性 标准件选择面广 较好 大部分零件均需要设计冲模制造的复杂性和价格简单耗材小 中等复杂耗材适中 复杂耗材大7结合以上分析，因为该冲裁件的精度要求较高，生产安全性较高，由于工件的工艺性质和形状结构简单，为了提高生产效率和尺寸精度，采用级进模具冲裁可达到要求。4 模具总体结构4.2 定位方式的选择在级进模具设计时，因工序需依次按照步距往前送料完成，所以要采用侧刃定步距，导正销精确定位，为了方便生产中送料和精准的确定步距，两侧根据材料宽度设计两个冲裁废料侧刃，在实际生产加工时，只需要将条料靠导料板，方可精确地定位。4.3 送料方式的确定因工件总尺寸较小，材料厚度适中，硬度足够，为了节约生产成本，进一步的提高经济效益，冲裁件的生产加工将采用手工送料的方式。4.4 出件方式的确定级进模具的出件方式大致分为两种，一种为工件完成落料工序，直接从冲裁落料洞口漏出，另外一冲则是将凹模的尾部设计成斜状，当工件完成落料工序时，工件由凹模的尾部下料，在这次模具设计中，工件落料有凹模的尾部下料。4.5 模架结构和导向装置的选择模架的外形尺寸主要由凹模尺寸决定，根据模具结构、且对于此副模具的话，主要有落料的凹模来确定长以及宽，模具的闭合高度则有设计的上模，下模，以及模具的一些配件来决定，对于此复合模，应该先考虑他的闭合高度，其次才是它的宽度和长度，所以要合理选择模架，就有必要考虑它的工作零件以及配件的合理高度，这样才能合理的选择模架，模架结构可分为：对角导柱模架由于导柱安装在模具压力中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑动平稳。常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、复合模。后侧导柱模架由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。四导柱模架具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件8尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。中间导柱模架，导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高生产效率，模具寿命和工件质量以及工件尺寸精度，采用对角式导柱模架，模具导向性能好，精度高。5 工艺参数计算5.1 弯曲展平尺寸计算5.1.1 弯曲中性层确定 相对弯曲半径为：R/t=0.4/0.8=0.5式中：R-弯曲半径（mm）t-材料厚度（mm） 由于相对弯曲半径大于等于 0.5，可见制件属于圆角半径较大的弯曲件，查9表 5-1，因 R/t=0.5，所以 K 值取 0.38表 5-1 板料弯曲中性层系数r/t 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0k1 0.30 0.33 0.35 0.36 0.37 0.38 0.39 0.41 0.42k2 0.23 0.29 0.31 0.32 0.35 0.37 0.38 0.40 0.41r/t 1.2 1.5 1.8 2 2.5 3 3.75 4 4.5k1 0.43 0.45 0.46 0.46 0.458 0.464 0.470 0.472 0.474k2 0.42 0.44 0.45 0.45 0.460 0.473 0.475 0.476 0.478注：k 1适用于有顶板 V 形件或 U 件弯曲，k 2适用于无顶板 V 形件弯曲。5.1.2 弯曲件展平尺寸计算确定中性层系数后，采用公式计算，对于形状比较复杂或者弯曲精度较高的弯曲件，在利用公式计算的基础上还需要反复的试弯，不断修正后才能确定工件的弯曲尺寸，弯曲件的直边高度如图 5-所示。Lz=L 直 1+L 直 2+（r+kt）/180 （5-2）式中 -弯曲中心角R-弯曲半径K-中性层位移系数t-产品材料厚度因工件为两个弯曲角且弯曲的横截面对称，所以工件的展平计算根据公式5-2 得。10Lz=L 直 1+L 直 2+L 直 3+2（r+kt）/180=11.6+17.6+11.6+23.1490（0.4+0.380.8）/180=11.6+17.6+11.6+2.21056=43.0105643mm 5.2 排样方式的选择排样方案分为有废料排样、无废料排样、少废料派样等。方案一：有废料排样 排样上均有侧搭边和工件搭边，排样强度较好，适用于工件结构复杂和外形不对称的几何形状方案二：少废料排样 通常为无中间搭边或者侧搭边，适合有规则的冲孔落料几何外形冲裁件，但是工件精度较低，表面质量差。方案三：无废料排样 工件均无搭边，适用于有规则的外形冲裁和单工序模具，排样强度较低，工件精度较差，表面质量差。综上分析，结合工件展开外形，决定采用有废料的排样方案。图 5-1 排样图5.1.1 搭边值的确定一般来说，搭边值是由经验和查表来确定的，该制件的搭边值采用查表 5-1取得。如表 5-1 所示：根据此表和工件外形可知 r2t ，可确定搭边值 a 和a1，a 的最小值取 1.5mm，a1 最小值取 1.8mm。表5-1 搭边a和a 1数值（低碳钢） （mm） 11圆件及 r2t 的圆角 矩形件边长 L50mm 矩形件边长 L50mm 或圆角r 2t材料厚度a a1 a a1 a a10.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.52.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t故按公式 5-1 计算：B =（D max+2a1+C） 0 - 0 - （5-1） 式中：B-条料宽度；Dmax-条料宽度方向冲裁件的最大尺寸； a1-侧搭边值，可参考表 5-1；-条料宽度的单向（负向）偏差，见表 5-2；C-导料板与最宽条料之间的间隙，其最小值见表 5-3。表 5-2 剪料公差及条料与导料板之间隙 （mm）材料厚度 t/mm条料宽度B/mm 01 12 23 3550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表 5-3 有侧压装置和无侧压装置对照表 （mm）无侧压装置 有侧压装置材料厚度t（ mm） 条料宽度 B（mm）12100 100200 200300 100 10000.50.51122334450.50.50.50.50.50.50.51111111111555555888888所以根据以上理论数据由公式 5-1 得出条料宽度为：B =（D max+2a1+C）0 - 0 - =43+21.8+0.5=47.1-00.5在实际生产中为了方便模具设计时的计算算和条料的采购，条料宽度通常取整数。5.1.2 材料利用率的计算关于材料利用率，可用公式 5-2 表示：=A/BS100% （5-2）式中， A-一个步距内冲裁件的实际面；B-条料宽度； S-步距。由图 5-1、图 5-2 和公式 5-2 得：A=377.6mm2=A/BS100% =377.6（1647.1）100%50.1%5.2 冲压力的计算冲裁力一般可以按公式 5-3 计算：F 冲=KtL （5-3） 式中， -材料抗剪强度， （MPa ） ；13L-冲裁周边总长（ mm） ；t-材料厚度（mm） 。K-是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动，通常取1.3。5.2.1 冲裁力的计算F 冲 =F1+F2 （5-4）式中， F 冲 -冲裁力；F1-落料时的冲裁力；F2-冲孔时的冲裁力。落料冲裁力由公式 5-3 得： F1=KtL=1.30.8582380=230KN5.2.2 卸料力计算冲裁完成后，从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力；凹模型口直壁高度 h=4mm，所需卸料力 F 卸 为：卸料力计算公式如下：F 卸 = K 卸 F 冲 （5-5）式中， F 卸 -卸料力；F 冲 -冲裁力；K 卸 -卸料力系数，见表 5-4；表 5-5 卸料力、推件力和顶件力系数 （mm ） 料厚/mm K 卸 K 推 K 顶钢0.10.10.50.52.52.56.56.50.0650.0750.0450.0550.040.050.030.040.020.020.10.0630.0550.0450.0250.140.080.060.050.03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。K 卸 卸料力系数通过查表 5-4 确定，卸料力系数取 K 卸 0.04，由公式 5-145 得：F 卸 = K 卸 F 冲=0.0523011.5KN5.2.3 弯曲力的计算实际中常用经验公式进行概略计算，以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。弯曲力计算公式为：Fz=0.7KBt2 b/+t （5-3）式中： Fz-自由弯曲力；B-弯曲件的宽度（mm） ；t-弯曲件材料的厚度（mm） ；-内弯曲半径（等于凸模圆角半径） （mm） ； b-弯曲件的抗拉强度（Mpa）,查机械手册 b为 360Mpa；K-安全系数，一般取 1.3。根据公式（5-3）得： F 自 =0.7KBt2b/（+t）=0.71.30.8（28.8+5.6）42470/（0.4+0.8）23.5KN5.2.4 总冲压力的计算由于冲裁模具采用弹压卸料装置，固总的冲压力包括：F= F 冲 +F 卸 +F 自 （5-6）=230+11.5+23.5=265KN5.2.5 初选压力机压力机可分为机械式和液压式，机械式分为摩擦压力机、曲柄压力机、高速冲床，液压式分为油压机、水压机，而在生产中一般常选用曲柄压力机，曲柄压力机分有开式和闭式两种。根据以上计算数值，初选压力机为 J23-40 型压力机。155.2.5 压力中心的确定模具压力中心是指冲压时多个冲压力合力的作用点位置。为了防止压力偏心导致模具凸模、凹模受损，模具设计时因选择压力中心合力点。压力中心可按下述原则来确定： （1）对称形状的冲裁件，压力中心位于的工价的几何中心。（2）多个冲裁伦果且分布均与的，压力中心位于其几何中心。（3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心。解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置（X 0，Y 0） ，即为所求模具的压力中心。该件的压力中心计算如下：X0（L 1F1+L2F2+L nFn）（L 1+L2+Ln） （5-6 ） Y0（L 1F1+ L 2F2+L nFn）（L 1+ L 2+L n） （5-7）式中：X 0-压力中心的横坐标； Y0-压力中心的纵坐标；L-冲裁件轮廓尺寸；X-各线段重心的横坐标；Y-各线段重心的纵坐标。分析排样图图，冲裁刃口的分布属于 X 轴方向上对称，所以压力中心的Y0 为 30.5，如图 5-1 所示，根据公式 5-7 计算 Y0 为 ：X0（L 1F1+ L 2F2+L nFn）（L 1+ L 2+L n）=（5020+4282.77+. ）/（20+82.77+.）=91.65所以，模具压力中心为（-91.59,30.5）16图 5-1 压力中心计算示意图6 刃口尺寸的计算冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差，是设计冲裁模主要任务之一。6.1 冲裁间隙的确定设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力小、模具寿命高，但分别从质量，冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值，只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就可以冲出良好的制件，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
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