【CM104】支撑板零件冲压工艺及模具设计【FY】
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【CM104】支撑板零件冲压工艺及模具设计【FY】,cm104,支撑,支持,零件,冲压,工艺,模具设计,fy
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冷冲压工艺规程卡片 南昌航大机械系 产品名称 工件名称 支撑板 产量 第 页 产品图号 工件图号 共 页 材料牌号及 技术规格 45 钢 毛料形状及尺寸 选用板料 纵裁成 1800 900 2 1800 126 2 工序 号 工序 名称 工 序 草 图 工装名称 设备 检验 要求 工种 备注 0 下料 1800 126 2 剪床 1 冲孔落料 冲孔落料复合模 300力机 按草图 检验 2 弯曲 (带预弯 ) 弯曲模 250力机 按草图检验 3 冲孔 40 冲孔模 250力机 按图检验 4 去毛刺 滚筒 5 检验 按冲压 件图检验 原底图 总号 日期 更改标记 编制 校对 核对 文件号 签名 底图 总号 签字 签名 日期 日期 液压挖掘机的半自动控制系统 本机械工程研究实验室 51 2271, 2000年 7月 27日 摘要 开发出了一种应用于液压挖掘机的半自动控制系统。采用该系统，即使是不熟练的操作者也能容易和精 确地操控液压挖掘机。构造出了具有控制器的液压挖掘机的精确数学控制模型，同时通过模拟实验研发出了其控制算法，并将其应用在液压挖掘机上，由此可以估算出它的工作效率。依照此法，可通过正反馈及前馈控制、非线性补偿、状态反馈和增益调度等各种手段获得较高的控制精度和稳定性能。自然杂志 2001 版权所有 关键词：施工机械；液压挖掘机；前馈；状态反馈；操作 1引言 液压挖掘机，被称为大型铰接式机器人，是一种施工机械。采用这种机器进行挖掘和装载操作，要求司机要具备高水平的操作技能，即便是熟练的司机也会产生相当大的疲劳。另一方面，随着操作者年龄增大，熟练司机的数量因而也将会减少。开发出一种让任何人都能容易操控的液压挖掘机就非常必要了 1 液压挖掘机之所以要求较高的操作技能，其理由如下。 少有两个操作手柄必须同时操作并且要协调好。 例如，液压挖掘机的反铲水平动 作，必须同时操控三个操作手柄（动臂，斗柄，铲斗）使铲斗的顶部沿着水平面（图 1）运动。在这种情况下，操作手柄的操作表明了执行元件的动作方向，但是这种方向与工作方向不同。 如果司机只要操控一个操作杆，而其它自由杆臂自动的随动动作，操作就变得非常简单。这就是所谓的半自动控制系统。 开发这种半自动控制系统，必须解决以下两个技术难题。 1. 自动控制系统必须采用普通的控制阀。 2. 液压挖掘机必须补偿其动态特性以提高其控制精度。 现已经研发一种控制算法系统来解决这些技术问题，通过在实际的液压挖掘机上试验证实了该控制算法的作用。而 且我们已采用这种控制算法，设计出了液压挖掘机的半自动控制系统。具体阐述如下。 2液压挖掘机的模型 为了研究液压挖掘机的控制算法 ,必须分析液压挖掘机的数学模型。液压挖掘机的动臂、斗柄、铲斗都是由液压力驱动，其模型如图 2所示。模型的具体描述如下。 态模型 6 假定每一臂杆组件都是刚体，由拉格朗日运动方程可得以下表达式： 其中 下标 i=1次表示动臂，斗柄，铲斗 )。 掘机模型 每一臂杆组件都是由液压缸驱动，液压缸的流量是滑阀控制的，如图 3所示。可作如下假设： 在这个问题上，对于每一臂杆组件，从液压缸的压力流量特性 可得出以下方程： 当 时； 其中， 供给压力 ; 是油的密度； 杆关系 在图 1所示模型中，液压缸长度改变率与杆臂的旋转角速度的关系如下： (1)动臂 (2)斗柄 (3)铲斗 当 时， 矩关系 从 虑到液压缸的摩擦力，提供的扭矩 其中， 阀的反应特性 滑阀动作对液压挖掘机的控制特性产 生会很大的影响。因而，假定滑阀相对参考输入有以下的一阶延迟。 其中， 是滑芯位移的参考输入； 是时间常数。 3 角度控制系统 如图 4 所示，角基本上由随动参考输入角 通过位置反馈来控制。为了获得更精确的控制，非线性补偿和状态反馈均加入位置反馈中。以下详细讨论其控制算法。 线性补偿 在普通的自动控制系统中，常使用如伺服阀这一类新的控制装置。在半自动控制系统中，为了实现自控与手控的协调，必须使用手动的主控阀。这一类阀中，阀芯的位移 与阀的开度是非线性的关系。因此，自动控制操作中，利用这种关系，阀芯位移可由所要求的阀的开度反推出来。同时，非线性是可以补偿的（图 5）。 态反馈 建立在第 2节所讨论的模型的基础上，若动臂角度控制动态特性以一定的标准位置逼近而线性化（滑芯位移 X 10，液压缸压力差 P 110，动臂夹角 10），则该闭环传递函数为 其中， 由于系统有较小的系数 以反应是不稳定的。例如，大型液压挖掘机。 ，给出的系数 102 ,106 ,103 a，因而闭环（图 4 的上环）的传递函数就是 加入这个因素 ,系数 变大，系统 趋于稳定。可见，利用加速度反馈来提高反应特性效果明显。 但是，一般很难精确的测出加速度。为了避免这个问题，改用液压缸力反馈取代加速度反馈（图 4 的下环）。于是，液压缸力由测出的缸内的压力计算而滤掉其低频部分 7， 8。这就是所谓的压力反馈。 4 伺服控制系统 当一联轴器是手动操控，而其它的联轴器是因此而被随动作控制时，这必须使用伺服控制系统。例如，如图 6所示，在反铲水平动作控制中，动臂的控制是通过保持斗柄底部 Z（由 1 与 2 计算所得）与 高度。为了获得更精确的控制引入以下控制系统。 馈 控制 由图 1计算 Z，可以得到 将方程（ 8）两边对时间求导，得到以下关系式， 右边第一个式子看作是表达式（反馈部分）将 换成 . 1，右边第二个式子是表达式（前馈部分）计算当 2手动地改变时， 1的改变量。 实际上，用不同的 2值可确定 1。通过调整改变前馈增益 实现最佳的前馈率。 采用测量斗柄操作手柄的位置（如角度）取代测斗柄的角速度，因为驱动斗柄的角速度与操作手柄的位置近似成比例。 据位置自适应增益调度 类似液压挖掘机的铰接式机器人，其动态特性对位置非常敏感。因此，要在所有位置以恒定的增益稳定的控制机器是困难的。为了解决这个难题，根据位置的自适应增益调度并入反馈环中（图 6）。如图 7所示，自适应放大系数（ ）作为函数的两个变量， 2和 Z 、 2表示斗柄的伸长量， 5 模拟实验结论 反铲水平动作控制的模拟实验是将本文第 4节所描述的控制算法用在本文第2 节所讨论的液压挖掘机的模型上。（在 型液压挖掘机进行模拟实验。）图 8表示其中一组结果。控制系统启动 5秒以后，逐步加载扰动。图 9表示使用前馈控制能减少控制错误的产生 . 6 半自 动控制系统 建立在模拟实验的基础上，半自动控制系统已制造出来，应用在 挖掘机上试验。通过现场试验可验证其操作性。这一节将讨论该控制系统的结构与功能。 构 图 10的例子中，控制系统由控制器、传感器、人机接口和液压系统组成。 控制器是采用 16 位的微处理器，能接收来自动臂、斗柄、铲斗传感器的角度输入信号，控制每一操作手柄的位置，选择相应的控制模式和计算其实际改变量，将来自放大器的信号以电信号形式输出结果。液压控制系统控制产生的液压力与电磁比例阀的电信号成比例，主控阀的滑芯的位置控制流入液压缸液压油的流量。 为获得高速度、高精度控制，在控制器上采用数字处理芯片，传感器上使用高分辨率的磁编码器。除此之外，在每一液压缸上安装压力传感器以便获得压力反馈信号。 以上处理后的数据都存在存储器上，可以从通信端口中读出。 制功能 控制系统有三种控制模式，能根据操作杆 和选择开关自动切换。其具体功能如下。 （ 1）反铲水平动作模式：用水平反铲切换开关，在手控斗柄推动操作中，系统自动的控制斗柄以及保持斗柄底部的水平运动。在 这种情况下，当斗柄操作杆开始操控时，其参考位置是从地面到斗柄底部的高度。对动臂操作杆的手控操作能暂时中断自动控制，因为手控操作的优先级高于自动控制。 （ 2）铲斗水平举升模式：用铲斗水平举升切换开关，在手控动臂举升操作中，系统自动控制铲斗。保持铲斗角度等于其刚开始举升时角度以阻止原材料从铲斗中泄漏。 （ 3）手控操作模式：当既没有选择反铲水平动作模式，也没有选择铲斗水平举升模式时，动臂，斗柄，铲斗都只能通过手动操作。 系统主要采用 构建稳定模组提高系统的运行稳定性。 7 现场试验结果与分析 通过对系统进行现场试验，证实该系统能准确工作。核实本文第 3、 4 节所阐述的控制算法的作用，如下所述。 个组件的自动控制测试 对于动臂、斗柄、铲斗每一组件，以 5的梯度从最初始值开始改变其参考角度值，测量其反应，从而确定第 3节所描述的控制算法的作用。 线性补偿的作用 图 11 表明动臂下降时的测试结果。因为电液系统存在不灵敏区，当只有简单的位置反馈而无补偿时（图 11 中的关）稳态错误仍然存在。加入非线性补偿后（图 11中的开）能减少这种错误的产生。 态反馈控制的作用 对于斗柄和铲斗，只需位置反馈就可获得稳定响应，但是增加加速度或压力反馈能提高响应速度。以动臂为例，仅只有位置反馈时，响应趋向不稳定。加入加速度或压力反馈后，响应的稳定性得到改进。例如，图 12 表示动臂下降时，采用压力反馈补偿时的测试结果。 铲水平控制测试 在不同的控制和操作位置下进行控制测验，观察其控制特性，同时确定最优控制参数（如图 6所示的控制放大系数）。 馈 控制作用 在只有位置反馈的情况下，增大放大系数 减少 起系统不稳定，导致系统延时，例如图 13所示的“关”，也就是 用第 p。 如图示的“开”。 置的补偿作用 当反铲处在上升位置或者反铲动作完成时，反铲水平动作趋于不稳定。不稳定振荡可根据其位置改变放大系数 第 14 表示其作用，表明反铲在离地大约 2米时水平动作结果。与不装补偿装置的情况相比较，图中的关表示不装时，开的情况具有补偿提供稳定 响应。 制间隔的作用 关于控制操作的控制间隔的作用，研究结果如下： 00，不稳定振荡因运动的惯性随位置而加剧。 0控制操作不能作如此大提高。 因此，考虑到计算精度，控制系统选定控制间隔为 50 载作用 利用控制系统，使液压挖掘机执行实际挖掘动作，以研究其受载时的影响。在控制精度方面没有发现与不加载荷时有很大的不同。 8 结 论 本文表明状态反馈与前馈控制组合，使精确控制液压挖掘机成为可能。同时也证实了非线性补偿能使普通控制阀应用在自动控制系统中。因而应用这些控制技术，允许即使是不熟练的司机也能容易和精确地操控液压挖掘机。 将这些控制技术应用在其它结构的机器上，如履带式起重机，能使普通结构的机器改进成为可让任何人容易操控的机器。 参考文献 1 J. T. in 1 8 1982 4046. 2 H. A. in 7 3 1975 5562. 3 T. et of 2 2 1985 4251. 4 T. Y. of 2 1 1986 6975. 5 H. et R&D 7 2 1987 7478. 6 2 1990 7 H. of of 3 7 1982 18. 8 et On of a 991 207212. 1 学士学位论文原创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关 部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空工业学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 毕业设计（论文） 题 目： 支撑板零件冲压工艺及模具设计 学 院 ： 航空与机械工程学院 专 业名称 ： 机械设计制造及其自动化 班级学号 ： 04031128 学生姓名 ： 陶 承 指导教师 ： 李尧忠 二 年 六 月 支撑板零件冲压工艺及模具设计 学生姓名 陶 承 班级 040311 指导老师 李尧忠 摘要 ： 模具是工业生产中使用广泛的基础工艺装备。模具生产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不能比拟的。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标准，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 本设计课题是 支撑板零件冲压工艺及模具设计 ,主要包括 落料冲孔复合模及其弯曲模设计。本论文主要阐述了支撑板落料冲孔复合模 及其弯曲模的设计步骤过程。 支撑板复合模采用倒装式结构，具有操作方便安全，生产效率高优点。该部分设计包括了对支撑板的冲裁工艺性分析；工件的排样与搭边计算；冲压力及冲压中心的计算；对模具主要零件的设计，如冲裁间隙的选择、凸模、凸凹模和凹模刃口部分尺寸计算，结构尺寸的确定；对模具标准件的选用分析，目前，模具零件大多已经标准化，设计时选用标准件，如模架主要零部件，导柱、导套、上下模座、弹性元件等。 根据冲压力的计算进行了压力机的选择。 弯曲模的设计与复合模的设计类似，弯曲模结构上略为简单。这部分设计内容包括支撑 板弯曲工艺分析；弯曲力计算；对弯曲后工件弯曲回弹量计算；弯曲模主要零件的设计，即凸模和凹模工作部分尺寸的计算，结构尺寸的设计。 对模具标准件的选用分析，如模架主要零部件，导柱、导套、上下模座、垫板、固定板等。 关键词： 冲压工艺 落料冲孔 复合模设计 弯曲模设计 指导老师签名： s 040311 is of by of be of a s of to a to is of of of a to of of of of of as ie of to be on of at of of as - to so to a of a on of of in of of of of of of of as to so 1目 录 1 引言 1 2 支 撑 板 复 合 模 设 计 2 支撑板冲裁工艺性分析 2 工件排样与搭边 3 冲裁间隙 5 冲压力计算 6 模具压力中心计算 8 凸、凹模刃口尺寸计算 9 复合模凹、凸凹模结构设计 15 复合模总体设计与标准零件选用 17 模具闭合高度与压力机的关系 23 架主要零部件 24 压力机选择 27 3 支撑板弯曲模设计 29 支撑板弯曲工艺性分析 29 支撑板冲裁工艺力计算 29 弯曲回弹量计算 30 支撑板弯曲模结构设计 32 弯曲模总体设计与标准零件选用 34 压力机选择 35 4 结 论 36 参考文献 37 致 谢 37 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 1 言 模具是工业生产中使用广泛的基础工艺装备。模具生产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不能比拟的。模具技术水平的高低已经成为衡量一个国家制造水平高低的重要标准，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 目前，国内外模具工业迅猛发展，其产值已超过机床工业的产值。随着工业技术的迅速发展，对模具的设计和制造要求也越来越高。我国模具工业作为一个独立、新型的工业，正处于飞速发展阶段，已经成为国民经济的基础工业之一，其发展前景是十分广阔的。 本论文阐 述的是支撑 板落料冲孔复合模及弯曲模设计，具有非常现实的设计意义。复合模是在压力机的一次行程中，在同一工位上完成两道或两道以上的冲压工序。复合模的结构紧凑，冲出来的精度高，适合大批量的生产，特别是孔与制件的外形的同心度容易保证，但复合模的结构复杂，制造相对困难。 本设计支撑 板落料冲孔复合模采用倒装结构，凸凹模安装在模具下模座上。倒装复合模废料清理无须二次清理，操作方便安全，生产效率较高。复合模与弯曲模的设计过程大致相似，复合模较弯曲模结构更为复杂。设计上主要是对凸模、凹模和凸凹模的设计，其中主要是其工作部分的 尺寸设计，以保证制件的精度和质量要求。模具许多零件大多已经标准化，如模架、导柱、模座、卸料螺钉、固定板等。在设计中，只须根据设计需要和标准合理选定。 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 2 复合模设计 撑 板冲裁工艺性分析 本设计是一支撑板落料冲孔复合模及弯曲模，支撑 板零件简图：如图 2图 2 支撑 板零件图 生产批量：大批量 材料： 45# 材料厚度： 2零件图可知，支撑 板的加工涉及到落料、冲孔和弯曲三道工序。该零件形状简单、对称，尺寸不大，是由 简单的圆和直线组成，工艺性好。冲裁件的经济精度不高于 般要求落料件精度最好低于 孔南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 3 件最好低于 。支撑 板零件的加工精度要求为 达到经济精度，适合大批量的生产，生产成本经济，经济性好。几何形状，尺寸和精度等情况均符合冲裁的工艺要求。因为零件的加工涉及三道工序，为保证零件的精度要求，故先采用倒装式落料冲孔复合模对工件冲孔落料加工，再利用弯曲模对冲裁后的工件进行弯曲，从而加工出最后的零件 。 件排样与搭边 1）排样 冲裁件在板料或条料上的布置方式，称为冲裁件的排样，简称 排样，排样的合理与否，不但影响到材料的经济利用率，降低零件成本，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。 2）材料的利用率 排样的目的是为了合理利用原材料。衡量排样经济性、合理性的指标是材料的利用率。所谓材料利用率是指冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比。材料利用率的计算公式如下： 一个进距的材料利用率的计算如下： =100% （ 2 式中 A 冲裁件面积（包括 内形结构废料），（ n 一个进距内冲裁件数目 ; b 条料宽度，（ ; h 进距 ,（ 一张板料上总的材料利用率 总 的计算如下： 总 =（ 100% （ 2 式中 总 一张板料上冲裁件总数目； L 板料长，（ 3） 搭边 排样中相邻两制件之间的余料或制件与条料边缘间的余料称为搭边。其南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 4 作用 是补偿定位误差和保持有一定的强度和刚度，防止由于条料的宽度误差、送进步距误差、送料歪斜等原因而冲裁出残缺的废品，保证冲出合格的工件，便于送料。 搭边是废料，从节省材料出发，搭边越小越好。但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损，降低模具寿命，并且也影响冲裁件剪切表面质量。一般来说，搭边值是由经验确定的。 由 支撑板 零件图和排样图 2 因为经过支撑 板毛坯经落料冲孔后，还须进行弯曲工序才能得到最后 支撑板 零件，故在进行复合模的排样时，必须先进行弯曲展开计算。 支撑板 弯曲展开长度为： L=（ 80+（ 40+ /2（ 5+2） =116 裁件面积： A=60 50+（ 116 304980料宽度： b =60+2+2+45 12 进距： h=116 +2.5 个进距的材料利用率： =( 100%=4980 2 112118.5 100% =75% 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 5 图 2排样图 裁间隙 冲裁间隙是指冲裁凸模和凹模刃口之间的间隙。单边用间隙用 边用 圆形冲裁模双边间隙为 Z=D 凹 式中 D 凹 冲裁模凹模直径尺寸（ D 凸 冲裁模凹模直径尺寸（ 冲裁间隙是冲裁过程中一个重要的工艺参数，间隙的选取是否合理直接影响到冲裁件质量、冲裁力、冲模的使用寿命和卸料力等。 1）冲裁间隙的选取 冲裁间隙的大小主要与材料的性质及厚度有关，材料越硬，厚度越大，则间隙值应越 大。选取间隙值时应结合冲裁件的具体要求和实际的生产条件来考虑。其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最长。设计时一般采取查表法确定，在冲模制造时，也可按材料厚度的百分比估算。查表 2 表 冲裁模刃口始用间隙 材料 、 10、 45、 090、 50 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 6 名称 度 t 初始间隙 Z 了使模具能在较长时间内冲制出合格的零件，提高模具的利用率，一般设计模具时取 压力计算 冲裁力是设计模具、选择压力机的重要参数。计算冲压力的目的是为了合理地选择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。冲裁力包括冲裁 力、卸料力、推件力、顶件力的计算。 1）冲裁力计算 冲裁力的大小主要与材料性质、厚度、冲裁件周长、模具间隙大小及刃口锋利程度有关。 一般对于普通平刃口的冲裁，其冲裁力 F=L t （ 2 式中 F 冲裁力 , N； L 冲裁件的冲裁长度 , t 板料厚度， 材料的抗剪强度 , 有时也可用材料的抗拉强度进行计算： F=L t b （ 2 式中 b 为材料的抗拉强度， 落料冲孔复合模中，冲裁力包含落料力和冲孔力。由 支撑板 零件图可南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 7 得 : 落料力： L=(60+50+15+66+30+66+15+50)52mm t =2 =304 落 = L t = (352 2 304)N=N 冲孔力： 10=t =2 =304 孔 = L t =（ 2 304） N =）卸料力、推件力和顶出力 从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力叫卸料力；把落料件从凹模洞口顺着冲裁方向推出去的力叫推件力；逆着冲裁方向顶出来的力叫顶出力。 卸料力、推件力和顶出力通常采用经验公式进行计算，见式（ 2 卸料力 ： F 卸 =K 卸 F 落 推件力： F 推 =n K 推 F 孔 顶出力： F 顶 =K 顶 F 落 （ 2 式中： K 卸 、 K 推 、 K 顶 分别为卸料力、推件力系数 ,其值见表 2 n 同时卡在凹模内的零件数； h 凹模直壁洞口的高度。 表 2- 2 推件力、顶件力、卸料力系数 料厚 /（ K 推 K 顶 K 卸 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 8 钢 料力： F 卸 =K 卸 F 落 =（ 214） 件力： F 推 =n K 推 F 孔 =（ 3 n=h t=62 3 个） F 总 = F 落 F 孔 F 卸 F 推 =（ 214 具压力中心计算 冲模对工件施加的冲压力合力的中心称为模具的冲压压力中心。要使冲压模具正常工作，模具的压力中心必须通过模柄曲线和压力机的滑块中心线重合。否则在冲压时将产生弯矩，使冲压设备的滑块和模具发生歪斜，引起凸、凹模间隙不均匀，刃口迅速变钝，并使冲压设备和模具的导向机构产生不均匀磨损。 压力中心的计算采用空间平行力系的合力作用而得求解方法。 画出所示制件，选定坐标系 图 2裁件以 以 0。 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 9 图 11=50 5 5 0 6 3 4=30 16 5=66 3 5 0 0 5 8= 5 9= 5 10=01 0 故 ( (11)=、凹模刃口尺寸计算 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 10 模具刃口尺寸及公差是影响冲裁件精度，因而，正确确定冲裁凸模和凹模刃口的尺寸及公差，是冲模设计的重要环节。 1）凸、凹模刃口尺寸公差计算的原则 实践证明，落料件的尺寸接近于其凹模刃口尺寸，而冲孔尺寸接近于其凸模刃口尺寸。所以，落料时取凹模作为设计的基准件；冲孔时取凸模作为设计的基准件。计算凸模和凹模尺寸时应遵循的原则如下： （ 1）冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定范围内也可使用。而凹模 的基本尺寸则按凸模刃口的基本尺寸加上一个最小间隙值。 （ 2）落料时，应先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口的基本尺寸取接近或等于零件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内也能冲出合格的零件。凸模刃口的基本尺寸则按凹模刃口基本尺寸减小一个最小间隙值。 （ 3）在确定模具刃口制造公差时，既要能保证工件的精度要求，又能保证合理的间隙数值。一般模具制造精度比工件精度高 3 4级。 2）凸、凹模刃口尺寸计算的方法 由于凸模和凹模的加工方法不同，设计时其刃口尺寸计算应分别进行计算。 （ 1） 凸模与凹模分开加工 采用凸模与凹模分开 加工这种方法，要分别标注凸模和凹模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形或简单形状的工件。为了保证间隙值，应满足（ 2件。 凸 +凹 （ 2 式中 凸 凸模的制造公差； 凹 凹模的制造公差。 凸、凹的值见表 2 表 2规则形状冲裁时凸模、凹模的制造公差 基本尺寸 凸模公差凸 凹模公差凹 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 11 18 18 30 30 80 面对冲孔和落料两种情况加以分析讨论。 冲孔 冲孔应先确定凸模刃口尺寸，间隙取在凹模上。设工件孔的尺寸为 d+ ，其计算公式为： d 凸 = （ d 0凸（ 2 = （ d 凸 凹 （ 2 式中 d 凹 冲孔凸、凹模基本尺寸， 工件制造公差， X 因数，其值可查表 2 落料 根据刃口尺寸计算原则，落料时应首先确定凹模刃口尺寸。由于基准件凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，因此应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小极限尺寸，再减小凸模尺寸以保证最小合理间隙值 然是凸模取负偏差，凹模取正偏差。设工件尺寸为 计算式如下： = （ D x）0凹 (2 =（ 凸(22 因数 x 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 12 （ 2） 凸模与凹模配合加工 对于形状复杂或材料薄的零件，为了保证凸、凹模之间一定的间隙值，必须采用配合加工。此方法是先加工好其中的一件（凸模或凹模）作为基准件，然后以此基准件为标准来加工另一件，使它们之间保持一定的间隙。但用此方法制造的凸、凹模是不能互换的。 由于复杂工件形状各部分尺寸性质不同，凸模与凹模磨损情况也不同，所以基准件的刃口尺寸需要按不同方法计算。如图 2-4 a)为一落料件，应以凹模为基准件，凹模的磨损情况可分为三类： 第一类是凹模磨损后增大的尺 寸（图中 第二类是凹模磨损后减小的尺寸（图中 第三类是凹模磨损后没有增减的尺寸（图中 材料厚度 t/圆形 x 值 圆形 x 值 1 件公差 / 2 4 4 昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 13 a） 落料件 b) 冲孔件 图 2落料、冲孔件的尺寸分类 同理，对于图 2-4 b）的冲孔件，应以凸模为基准件，可根据凸模的磨损情况，按图示方法将尺寸分为 A、 B、 凸模磨损后，其尺寸的增减情况也是增大、减小、不变这一同样的规律。 因此，对于复杂形状的落料件或冲孔件，其模具基准件的刃口尺寸均可按下式计算。 A 类： x） 40 x）04 8（ 2 式中 基准 件尺寸， 工件极限尺寸， 工件公差， 对于与基准件相配合的非基准件凸模或凹模的刃口尺寸和公差一般不在图样上标注，而是仅标注基本尺寸，并注明其公差按基准件凹模或凸模的实际尺寸配做，并保证应留的间隙值。 另外，如果按照加工的需要，希望对落料件以凸模为基准，对冲孔件以凹模为基准件，则模具基准件的刃口尺寸可按式 2 A 类： x 4 x 40 C 类： 8（ 2 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 14 由上文中间隙选择中，查表得间隙值 015 冲孔 119用凸、凹模分开加工的方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： 查表 2模制造公差： 凸 = 凹 =核： 凸 足 凸 查表 2- 4 得因数 x 根据式（ 2（ 2得 冲孔 11mm d 凸 11=（ x ）10凸（ 11 mm 1（ d 凸 1 10 凹 （ 冲孔 9 d 凸 9=（ d 2+ x ）0凸2 (9 mm （ d 凸 2 0 凹2 ( 于 支撑板 落料形状较复杂，故采用配合加工方法，其凸、凹模刃口部分尺寸计算如下： 以凹模为基准件，因凹模磨损后，刃口部分尺寸都增大，因此属于 查表 2- 4 得因数 x 1 当 ， x 式（ 2 (x ) 40 60凹 （ 60 1 昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 15 = 0 凹 （ 50 1 0凹（ 30 1 16凹（ 116 1 模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为 。 合模凹、凸凹模的结构设计 1）凹模 (1) 凹模的类型 按凹模的刃口孔形可分为圆柱形孔口凹模、锥形孔口凹模；按凹模的结构可分为整体式凹模和镶拼式凹模。 (2) 凹模刃口形式 锥形刃口：如图 2示。冲裁件或废料容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。但刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后略有增大。适用于形状简单，精度要求不高，材料厚度较薄工件的冲裁。当 t 15 ;当 t 30 ;当采用电火花加工凹模时， 420。 柱形刃口：如图 2示。刃 口强度较高，修磨后刃口尺寸不变。但孔口容易积存工件或废料，推件力大且磨损大。适用于形状复杂或精度要求较高工件的冲裁。当 所选弹簧是合适的。 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 22 规格：弹簧 8 45 90 外径： D=45 丝直径： d=由高度： 0 配高度： 0 = 2）卸料螺钉 表 2圆柱头内六角卸料螺钉（摘自 （ 圆柱头卸料螺钉 90 材料： 45 热处理硬度 35 40术条件： 2000的规定 数量： 6个 6） 推件装置 刚性推件装置：常安装在上模部分。推件力是由压力机的横杆通过推杆、顶板、顶杆传给推件板。推杆长短要一致，分布要均匀。顶板一般装在上模座的孔内，形状按被推下的工件形状来决定。 （ 1） 顶板 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 23 顶板的选择见下表 2国标： 此处选用顶板 B/料： 45 热处理硬度 43 48术条件：按 7653 1994 的规定 顶板（摘自 （ 2）推杆 推杆的选择。 带肩推杆（摘自 （ 推杆 80 材料： 45 热处理硬度： 43 48术条件：按 7653 1994的规定 （ 3）顶杆 顶杆的选择见下表的国标： 顶杆 50 材料： 45 热处理硬度 43 48技 术 条 件 ： 按 7653 1994 的 规 定 顶杆（摘自 （ 具闭合高度与压力机装模高度的关系 模具的闭合高度 具的闭合高度必须与压力机的装模高度相适应。由于压力机的连杆长度可以调节，所以压力机的装模高度可以调节的。当连杆调节到最短时为压力机的最大装模高度 当连杆调节到最长时为压力机的最小装模高度 应介于压力机的最大装模高度最小装模高度 间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为： 5 H 10 （ 2 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 24 若模具的闭合高度 H 则压力机不能用，若 H 4，取 t。因此，本设计中材料的厚度为 上述计算公式得，凹模圆角半径 1.5 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 33 （ 3）弯曲模工作部分尺寸 弯曲模工作部分尺寸计算与弯曲件的尺寸标注有关。弯曲件的尺寸标注根据装配要求有两类标注方式，相应地凸、凹模尺寸计算也有两类。 a. 尺寸标注在工件外形上 标注双向偏差时，凹模尺寸为 ）0 d （ 3 标注单向偏差时，凹模尺寸为 ）0 d （ 3 式中 凹模工作部分尺寸， L 工件公称尺寸， 工件公差， d 凹模、凸模制造偏差， mm b. 尺寸标注在工件内形上 标注双向偏差时，凹模尺寸为 L+1/2）0 d （ 3 标注单向偏差时，凹模尺寸为 （ L+3/4）0 d （ 3 式中 凹模工作部分尺寸， L 工件公称尺寸， 工件公差， p 凹模、凸模制造偏差， 支撑板 零件图所示，宽度尺寸 80 标注在工件外形上，则根据公式计算出凹模的宽度尺寸为： b 凹 =（ ）0 d =（ 80 =模尺寸按凹模尺寸配制，保证单面间隙为 C，即 p昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 34 此处上凸模的宽度尺寸 b 凸 =（ b 凹 p= 余尺寸按配合 76弯曲模凸、凹模零件图。 曲模总体设计与标准零件选用 弯曲模标准零件的选用与前述复合模的原则一致，因而不在详述。此处直接给出模架等零件的选用标准。 1模架 弯曲模设计采用中等精度，中小尺寸冲压件的后侧型模架 模架 200 160 190I 模架技术条件：按 8050 1999 的规定 2模座 上模座 200 160 40术条件：按 8070 1995的规定 下模座 200 160 45术条件：按 8070 1995的规定 3凸模固定板 选用固定板 160 100 16 料： 45 钢 技术条件：按 76534垫板 垫板 160 100 6 料： 45 钢 技术条件：按 76535模柄 模柄 料 ： 技术条件：按 853规定 1. 顶杆 南昌航空大学学士学位论文 航空与机械学院 35 顶杆 50 材料： 45 热处理硬度 43 48技术条件：按 7653 1994的规定 2. 导套 导套
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