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长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（论文）登记表 分院 机电工程 专业 机械设计制造机器自动化 班级 学生姓名 指导教师 设计（论文）起止日期 教研室主任 题目名称（包括主要技术参数）及要求 ： 1. 题目名称 ： 后悬置左支架的冲压工艺及模具设计 2. 技术参数： 本设计中排样相关设计 : 根据零件形状，采取直排样，并确定搭边值。 两工件间搭边： a 工件侧边搭边： 距： h 条料宽度： b 裁件的面积： 一个进距内的材料的利用率： 3. 要求： 对后悬置左支架的冲压工艺及模具设计进行了具体的论证设计。通过工艺分析确定需要三套模具，分别是落料冲孔复合模具、第一次弯曲成型模具以及第二次弯曲成型模具。在确定了冲压成型工艺后，进行了毛胚尺寸的计算和冲裁模、弯曲工艺的计算，最终完成本次设计。 论文开题报告（设计方案论证） 应包括以下几方面的内容： 1、本课题研究的意义：本文从我国模具技术的发展趋势入手 ，理论、深刻的讲述了模具产品发展将面向大型化、精密化。多功能复合膜具将进一步发展，快速经济模具的前景十分广阔。在冲模发展的大方向下，成型工艺与理论，冲压加工的自动化与柔性化发展迅速。 2、调研情况总结：为了更好的完成本课题，我们参观了长春鼎新制造厂，并在网上查阅了大量有关的资料，对后悬置左支架的功能原理及结构有了直观的了解，对顺利完成本课题起到了至关重要的作用。 3、查阅文件清单： 1 肖景容 ,姜奎华 . 冲压工艺学 J 版 . 北京 :机械出版社 , 1999. 2 吴伯杰 . 冲压工艺于模具 M. 北京 :电子工业出版社 , 2004. 3 杜东福 . 冷冲压模具设计 P 版 . 湖南科学技术出版社 , 1985. 4 许发樾 . 模具标准应用手册 M 版 . 北京 :机械出版社 , 1994. 5 陈炎嗣 . 冲压模具与制造技术 P 版 . 北京 :北京出版社 . 1991. 6 薛启翔 . 新编冲压工计算手册 M 版 . 北京 :机械出版社 , 2004. 7 周伯英 . 工业机器人设计 N. 机械工业出版社 . 1995. 8 吴振彪 . 机电综合设计指导 S. 电子工业出版社 . 2000. 9on of 977. 10982. 4、拟采取的研究路线：指导老师下达任务充分理解本课题要解决的问题查阅文件和素材翻译英文资料到实验室做实验撰写论文 图指导教师审查修改、完善、定稿准备答辩 5、进度安排。 01 04 周 调研，搜集资料； 05 周 完成开题报告，选择总体设计方案； 06 07 周 总体设计，完成总体图草图，穿插计算； 08 10 周 详细设计零部件； 11 14 周 计算机绘图，典型零件工艺设计； 15 周 完成毕业设计说明书； 16 周 准备答辩。 编号 本科生毕业 设计 后悬置左支架的冲压工艺及模具设计 生 姓 名 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 指 导 教 师 分 院 机电工程分院 2013 年 6 月长春理工大学光电信息学院毕业设计 1 摘 要 本文主要以后悬置左支架为研究对象，根据产品的特点以及其冲压模具设计的要求，制定了冲压加工工艺并进行了模具结构设计。 通过对后悬置左支架结构特点的分析，制定了其冲压加工工艺。依据工艺分析确定需要三套冲压模具共同完成后悬置左支架的成形，分别是落料冲孔复合模具、第一次弯曲成型模具以及第二次弯曲成型模具。按照加工工艺，分别进行了毛胚尺寸的计算和冲裁模、弯曲工艺的计算，最终完成本次设计。 本文在模具设计中的设计方法可以有效地运用到其它冲模设计过程之中，可以大大降低设计和生产成本从而指导生产，为以后的冲压产品的生产找到了很好方法和手段。 关键词 ： 模具设计 落料冲孔 压弯成型模 长春理工大学光电信息学院毕业设计 2 n is to of of is on of is on of to on is in be It so as to of in 春理工大学光电信息学院毕业设计 I 目 录 第一章 绪 论 . 1 点及应用 . 1 . 2 . 2 . 2 . 3 . 5 第二章 后悬置左支架冲压成型工艺制定 . 7 压工艺的分析 . 7 压工序的确定 . 7 艺方案的编制 . 8 第三章 冲压模具的设计与计算 . 10 料冲孔模的设计与计算 . 10 料排样设计与计算 . 10 裁力的计算 . 12 力中心的计算 . 14 压 设备的选用 . 15 凹模刃口尺寸计算 . 16 模、凹模、凸凹模的结构设计 . 18 曲模的设计与计算 . 22 . 23 弯成型模的相关计算及模具设计 . 26 第四章 模具结构设计的校核 . 31 模强度的校核 . 31 栓强度的校核 . 32 力机闭合高度的校核 . 33 总 结 . 34 致 谢 . 35 参 考 文 献 . 36 长春理工大学光电信息学院毕业设计 1 第一章 绪 论 压的概念、特点及应用 冲压是指利用安装在冲压加 工设备 (主要是压力机 )上的模具对所要加工的板料 进行施压，从而使毛坯产生变形或者使其分离，最后得到我们要加工的零件 (俗称冲压件 )的一种压力加工的方法。通常情况下冲压加工是在室温 (25 摄氏度 )下进行的， 且主要使用板料来加工从而得到所需零件，所以又称冷冲压。冲压是塑性加工或材料压力加工的主要加工方法之一，隶属于材料成形工程技术。冲压加工所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是使材料批量加工成所需要冲压件的专用工具。冲压模具在冲压加工中特别重要，如果没有满足要求的冲模，批量冲压生产就很难进行 ;如果没有先进的冲 模，那么先进的冲压工艺也就无法实现。 随着冲压模具技术水平的不断提高，冲压加工在工业生产中的地位也在逐渐攀升，应用范围不断扩大。无论是金属材料还是非金属材料都可以利用冲压加工来得到我们所需要的产品。从大众生活中的日用品、小孩玩具等轻工业产品到生产上用的仪器、设备等重工业产品都可以由冲压加工生产得到。此外，在国防上冲压加工也占有十分重要的地位。 自上世纪中叶汽车行业的飞速发展，在美国、日本等许多发达国家以及像中国、印度等发展中国家，对冷冲压加工生产的发展都给予高度的重视。可见冲压生产的重要性，据近些年来的统计 表明，在美、日、德等许多工业发达国家对于在工业生产中占重要地位的机床工业的年生产量己经被发展迅速的模具工业超出了 60k 一 120/0。冷冲压模具的应用范围之广、生产技术之高、应用历史之久是其它模具行业无法比拟的。现今，在各模具行业中冷冲压模具所占比例居于首位，大约 60%的模具市场都被其占据。 所以冷冲压工艺对我国的社会主义现代化建设的作用非常大而且其发展前景也非常广阔。 当前我国冲压加工的优缺点如下： (1)冲压能生产锯、剪、车、刨、钻、磨等加工工艺加工不出来的产品，无论是 家电产品的小型零件还是汽车侧围、车 门等大型零件，通过冲压加工均能实现。 (2)冲压加工所得的产品精度高，性能稳定。因为其是在模具里直接受到变形力从而得到所需的产品，因此冲压模具制作精度以及其寿命的长短直接决定冲压件的质量，所以高精度、高寿命的模具是生产出高质量、高稳定性冲压件的一个前提。冲压所得长春理工大学光电信息学院毕业设计 2 产品的尺寸精度通常可以达到工 甚至能获得更高精度的产品。 (3)冲压加工所得到产品还具有高刚度、轻质量和低表面粗糙度等优点。 (4)高生产率又是冲压加工的一大优点。即便是汽车车门或侧围等大型零件利用冲压加工每分钟也能生产数件 ;对于像汽 车压缩机与发动机接口的支架这样的小型零件，每分钟甚至可生产数十件。 (5)冲压加工材料很少浪费。通常情况下材料的 650k 一 800k 都可以充分利用到生产中，甚至加工大型零件的废料还可以被用来加工某些小型制件。 (6)对于操作人员的技能要求不高。 (7)冲压加工所使用的机械设备大多都是半自动化甚至是全自动化。因此自动化程度非常高，为大批量生产提供了保障。 (8)虽然冷冲压加工的优点很多，但其也有不足之处。首先，模具的设计周期长进而造成生产成本提高，对于小批量生产就会感到力不从心。另外，如果是半自动化生产就会造成 操作人员体力消耗过大，容易造成生产事故，所以在这种情况下要特别重视安全生产避免操作人员疲劳工作。 压加工的基本工序及模具类型 压的基本工序 由于冲压加工的零件种类特别多，而且各类零件的形状、尺寸和精度要求又不尽相同，因而在生产中所采用的冲压加工工艺方法也是多种多样的。总结起来可分为成型工序和分离工序两大类。成形工序指的是能使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形从而获得我们所需要的一定形状和尺寸的冲压件的工序。成形工序又可进一步分为弯曲、翻边、拉延、翻孔、扩孔、胀形、旋压和缩口等。分离工序是指 能使坯料沿一定的轮廓线分离从而获得一定的形状和尺寸以及很好断面质量的冲压件。其中落料、冲孔、切断、切边、切口、剖切和剪切都属分离工序的分支。 压模具的类型 冲压模具的结构类型特别多，通常按工序的不同性质可分为冲裁模、拉伸模、弯曲模和成型模等 ;按工序不同的组合方式可分为单工序模、级进模和复合模等。可是不论哪种类型的冲模，都可以看成是由上模和下模两部分组成。其中，上模紧固在压力机的滑块上，它可随滑块上、下往复运动，是冲压模具的活动部分 ;下模被固定在压力机垫板或工作台上，是冲压模具的固定部分。在工作时 ，坯料通过定位零件使其定位在下模面上，上模在压力机滑块带动下向下运动，在模具工作零件的作用下使坯料产生分离或者塑性变形，从而获得我们所想要的形状与尺寸的冲压件。当上模回升时，长春理工大学光电信息学院毕业设计 3 通过模具的卸料装置与出件装置使冲件或者废料从凸、凹模上卸下或推顶出来，以便继续进行下一次冲压循环。 压技术和模具制造技术的现状及发展方向 自从中国加入世贸组织以来，世界经济己经从孤立封闭走向国际社会，经济全球化势在必行。全球的制造业在这种形势下的突出作用越加明显，许多发达国家都把生产基地转移到了发展中国家，当然作为拥有劳动力最多 的国家 中国自然成为各发 发达国家都在我国建立了许多生产基地。现在我国己经成为世界上第一制造大国。改革开放以来我国经济发展迅猛，对模具和机床市场起了很大的促进作用，所以对模具工业和机床工业各方面的要求也越来越高，同时国家为了改观我国各地经济发展不平衡的现状，实施“振兴东北老工业基地”与“西部大开发”战略又使模具行业有了用武之地。为模具行业的进一步发展带来了新的机遇。面对当今的国际经济新形势，中国的模具行业将在世界经济发展的战场上与其他国家展开激烈的争斗，当然我们也有坚定的信心取得最后的胜利。在制造中起着重要 作用同时又是国民经济的基础工业之一的模具工业将带领我国经济再一次让世界刮目相看。 在第十五规划中，模具的重要地位已经被明确提出，并把其誉为“工业生产的基础工艺装备”，而其国民经济一些产业支柱都离不开模具工业并且必需要与模具工业的发展相适应。 模具之所以在工业生产中应用的非常多是由于其产品生产率高、材料的利用率高、产品质量可以得到保证，更重要的是价格比较便宜。目前，在世界经济全球化商品市场竞争如此激励的形势下，各行各业产品无论是品种上还是数量上的需求都在迅速增加，但对模具的质量也提出了更高的要求，我国的模具行 业又迎来了新的挑战。无论是从前期的模具的设计还是到模具的后期生产都将直接影响制造业的改进和发展、产品的不断更新以及产品在世界市场的优势地位，因此，当前最要紧的是加速提高模具的设计和生产的技术水平。之所以美国、日本、德国等发达国家的汽车、家电以及计算机等产品，无论是从产品的种类、数量，还是在产品质量上在国际市场上都处在世界前列，归根到底就是他们模具技术己经是世界最先进的水平。 当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质量好、价格低。因 此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 (1) 模具产品发展将大型化精密化 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔 (如塑封模已达到一模几百腔 )使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求 (如多工位级进模工位数的增加，其步距精 度的提高 )精密模具精度已由原来的 5 m 提高长春理工大学光电信息学院毕业设计 4 到 2 3 m，今后有些模具加工精度公差要求在 1 m 以下，这就要求发展超精加工 1。 (2) 多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成 形 零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。如触头与支座的组件，各种小型电机、电器及仪表的铁芯组件等。 (3) 快速经济模具的前景十分广阔 现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达 75%以上 2。 一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料 (环氧、聚脂等 )制作或其中填充金属粉末、玻璃 纤维等的简易模具：中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。 (4) 模具标准件的应用将日渐广泛 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本； 再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。 (5) 模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在 20% 30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物 微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。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普及常用表面处理方法，即扩渗如：渗碳、渗氮、 渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积 (5 等 )、等离子喷涂等技术 3。 (6) 在模具设计制造中将全面推广 术 模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具术是模具设计制造的发展方向。现在，全面普及 于模具 术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，特别是微机的普及应用，更为 广大模具企业普及模具 术创造了良好的条伯。随着微机软件的发展和进步，技术培训工作也日趋简化。在普及推广模具 抓住机遇，重点扶持国产模具软件的开发和应用。 加大技术培训和技术服务的力度。应时一步扩大 术的应用范围。对于已普及了模具 术的一批以家电行业代表的企业来说，应积极做好模具术的深化应用工作，即开展企业信息化工程，可从 R，逐步深化和提高。 (7) 模具高速扫描及数字化系统将发挥更大的作用 英国雷尼 绍公司的模具扫描系统，已在我国 200 多家模具厂点得到应用，取得良好效果。该系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的的模型所需的诸多功能，大大缩短的研制制造周期。如 速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上， 用雷尼绍的 描测头实现快速数据采集，控制核心是雷尼绍件，可自动生成各种不同数控系统的加工等程序及不同格式的 据。用于模具制造业的“逆向工程” 4。该公司又推出了 速扫描机，这是一台独立工作的专门用来扫描的设备，不占用加工机床 的工作时间。其扫描速度最高可达 3m/大缩短了模具制造周期，另外，其数据采集速度比 时探针接触力小，因此可以用非常细的探针，用来扫描细小的模具和细微的特由于模具扫描系统已在汽车、摩托车、定电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大作用 5。 文的研究目的及意义 冷冲模具的设计 在改变传统工艺试制模具的方式，尤其是冲压模拟分析软件的开发和应用，使冲压模具设计和加工定量化，能够预先对冲压工艺方案进行分析最终得到 理想的冲压参数，实现设计的自动化，节省资源并减少对经验的依赖，降低对技术工人的要求。以 件 工具通过模拟仿真的手段对工件冲压过程进行模拟分析，可以很方便快捷地找出模具设计中存在的错误，并及时进行重新设计，从而得出合理的模具设计结果。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 6 作为一个即将毕业的模具专业学生来说，年专业知识的学习，为以后从事模具设计打下很好的基础，同时在校时了解模具行业的发展方向也是很有必要的 ,它有助于我们把握自己的学习方向，不断提高自己的专业素养。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 7 第二章 后悬置左支架冲压成型工艺制定 压工 艺的分析 此冲压件名称为后悬置左支架，是大批量生产。结构为左右对称形式；材料为 08钢，为普通碳素钢，具有较好的可冲压性能；厚度为 6型工艺包括落料冲孔、弯曲两部分。该连接件上的八道的弯曲工艺由两次弯曲成型 8。由于该连接件是 V 型弯曲和 U 型弯曲，经计算满足冲压工艺要求。此制件要求精度不高，不需较高的公差等级，属于一般冲裁弯曲精度。模具为普通冲裁弯曲模具即可达到之生产要求。 冲孔的工艺性：该冲压件上有 17 个圆孔，均大于 t 为板料厚），其中有三个孔满足孔边到弯曲内角距离 L 2t，在落料时直接冲孔。 弯曲的工艺性：图示零件包含八个弯曲部位。 在此连接件设计当中主要解决好以下几个问题： (1)对冲压件进行工艺分析，设计出的模具结构能保证工件的正常生产； (2)通过分析比较，确定最佳工艺方案。设计出的冲裁模结构必须有足够的强度保证生产的正常运行； (3)解决根据冲裁力和弯曲力选择压力机和根据模架最大闭合高度选择压力机间的矛盾； (4)合理选择冲压设备； (5)表面粗糙度，由于该件形状不太复杂，精度要求也不是很高，所以一般可要求上，特别是圆角半径要求更高； (6)弯曲时如何控制回弹的影响 ； (7)合理排样，最大限度的提高材料利用率。 压工序的确定 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其冲压方法多种多样。但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件和毛胚沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛胚发生塑性变形，成为所需要的形状和尺寸的制件。 冷冲压可分为三个基本工序： (1) 冲裁：落料及冲孔 长春理工大学光电信息学院毕业设计 8 (2) 弯曲：压弯 (3) 整形 经过分析，本零件需要通过以下工序完成 : (1) 落料 (2)冲孔 (3)压弯 艺方案的编制 由于冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其加工的方式多种多样，一个冲压件往往需要经过多道工序才能完成 9，因此，编制工艺方案时，必须考虑是采用单工序模分散冲压呢？还是将工序组合起来，选用复合模或连续模生产。一般来说，这主要取决与冲压件的生产批量、尺寸大小和精度等因素。生产批量大，冲压工序应尽可能地组合在一起，进行复合模或连续模冲压；小批量生产，常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或连续模生产。对与有精 度要求的零件，为了避免多次冲压的定位误差，也应选用复合模冲压。所以为其选择正确的模具加工形式，在满足冲压件质量要求的前提下，最大限度的降低冲压件的生产成本。确定模具的结构形式，必须解决好以下的问题。 (1) 模具类型的确定 是简单模、复合模、还是级进模。 (2) 进出料方式的确定 根据原材料的形式，确定进料方法、取出和整理零件的方法、原材料的定位方法。 (3) 压料和卸料方式的确定 压料或不压料 弹性或刚性卸料等。 (4) 模具精度的确定 根据冲压件的精度确定合理的模具加工精度，选择合理的导向方式和固定 方式。 根据以上几点制定后悬置左支架生产方案如下： (1) 设计多套模具，使用简单模一套加工一个步骤的工序，第一模具进行落料加工，裁出工件的最基本外形。第二套模具进行冲孔加工，在第一套模具加工完的材料上进行冲几个圆孔的工艺。再用八套模具进行弯曲变形加工，分别压制八个弯曲边。 (2) 设计三套模具，使用倒装结构的复合模进行加工，第一套模具进行落料冲孔同时加工一道工序完成。由于最小孔径 且孔壁到弯曲边的距离较大 L2t，不会产生变形，可以一次冲出三个圆孔。第二套模具进行弯曲变形的加工，第三套模具再 次进行弯曲成型加工，达到零件要求。 对两个方案进行比较，首先两套模具都能加工出合格的制件，虽然使用简单模加工会产生一些误差，但此制件要求的精度并不高，所以不太影响制件的加工，不过增加一套模具生产成本就会大大提高，此类一套模具的成本也在千元左右，而且随着模具的增加，也增加装卸的次数，降低了生产的安全性 10。因此我选择了第二套方案。长春理工大学光电信息学院毕业设计 9 对于冲裁复合模是采用典型的倒装结构，加工废料可以从下模座孔落下，制件采用弹性推件装置推出，卸料板采用弹性卸料板，由于制件较大，采用三导柱模架。对于弯曲模，采用通过两套模具，分别以 一步弯曲成型的方法实现两道弯曲工序，使其满足弯曲要求。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 10 第三章 冲压模具的设计与计算 料冲孔模的设计与计算 料排样设计与计算 冲裁件在板、条等材料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，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。在企业中能节省企业生产过程中的成本。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。 毛坯排样，以确定毛坯在条料上的截取方式，设计搭边，载体等并定出步距。冲裁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、合理性的指标材料的利用率。其计算公式如下： 一个单位进距内的材料的利用率为： %100 (3式中 :A 冲裁件面积； N 一个进距内冲件实际面积； B 条料宽度； S 进距。 一张板料上总的材料的利用率为： %100 (3式中 :B 板料宽度； N 一张板料冲件总数目； L 板材长度。 条料、带料和板料的利用率 比一个进距内的利用率 低。其原因是条料和带料有料头和料尾的影响，另外用板材剪成条料还有料边的影响 11。 要提高材料的利用率就必须减少废料面积。冲裁过程中分为两种废料即结构废料和工艺废料。结构废料一般不能改变，而工艺废料却可改变，它主要取决于冲压方式和排样方式。 排样的方法 通常有： 长春理工大学光电信息学院毕业设计 11 (1) 有废料排样 沿冲件全部外形冲裁，冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在有搭边废料。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此精度高，模具寿命也高，但材料利用率低。 (2) 少废料排样 沿冲件部分外形切断或冲裁，只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 (3) 无废料排样 冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量和模具寿命更差 ，但材料利用率最高。当送进步距为两倍零件宽度时，一次切断便能获得两个冲件，有利于提高劳动生产率。 采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时），不但会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此，排样时必须统筹兼顾、全面考虑。 在此设计中，采用有废料直排排样方式。 （ 1）搭边 分段搭接点应尽量少，搭接点位置要避开产品零件的薄弱部位和外形的重要位，放在不注 目的位置 12。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。有公差要求的边和使用过程中有滑动配合要求的边应一次冲切，不宜分段，以免误差积累。外轮廓各段毛刺方向有不同要求时应分解。刃口分解应考虑加工设备条件和加工方法，便于加工。 条料排样的搭边值一般与工件形状、工件厚度 工位连续模的搭边比单工序模的搭边稍微大一些。列出最小的搭边值的经验数表，可查表确定最小撘边值。 搭边的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、送料歪斜误差等原因而冲裁出残缺的废品。此外，还应保持条 料与一定的强度和刚度，保证送料的顺利进行，从而提高制件质量，使凸、凹模刃口沿整个封闭轮廓线进行，使受力平衡，提高模具寿命和工件断面质量。 搭边值要合理选择，如果过大，材料利用率低；过小，利用率虽高，却很难起到搭边的作用，在冲裁中会被拉断，造成送料困难，使工件产生毛刺，有时还会被拉入模具间隙中，损毁模具刃口，降低模具寿命。 影响搭边值大小的因素主要有：材料的力学性能，材料的厚度，工件形状和尺寸，排样的方式以及送料和挡料方式。 （ 2） 条料宽度 排样方式和搭边值确定后，即确定条料或宽料的宽度及进距。 条料宽度的 确定原则是：最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值，最大条料宽度要能在冲裁时顺利地在导料板间送进，并于导板间有一定的间隙。因此 长春理工大学光电信息学院毕业设计 12 在确定料宽时，要考虑到模具的结构中，是否采用侧压装置和侧刃，根据不同结构确定不同的料宽。 为此，确定裁体形式与毛坯定位方式，并设计定位销直径，数量及布置。根据经验以及冲压成型工艺与模具设计 313。 本设计中排样相关设计 : 根据零件形状，采取直排样，并确定搭边值。 两工件间搭边 ： a 工件侧边搭边： 进 距： h 条料宽度： b 冲裁件的面积： 一个进距内的材料的利用率： 通过对制件的分析，最终的排样设计如图 3 图 3样图 裁力的计算 计算冲裁力的目的是为了合理的选用冲床和设计模具 ,冲床的吨位必须大于所计算的冲裁力 ,以适应冲裁的要求 度和冲裁件的轮廓长度有关。 5555长春理工大学光电信息学院毕业设计 13 用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力 般按下式计算 ： F=K L t (3式中： K 系数； F 冲裁力 N； L 冲裁周边长度 t 材料厚度 材料抗剪强度 考虑冲裁模刃口的磨损、凸模与凹模间隙之波动（数值的变化或分布不均）、润滑情况、材料力学性能与厚度公差的变化等因素而设置的安全系数，一般取 4。 一般情况下，冲裁件从板料切下后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲 下的零件与余料还要试图恢复弹性弯曲。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。因此，须要计算卸料力和推件力。 卸料力： 卸 (3顶件力： F K F顶 顶 (3其中： F 冲裁力； 卸料力、顶件力系数。 由表 1查得： K = 3料力、推件力和顶件力系数 料厚（ K 卸 K 推 K 顶 钢 、铝合金 铜、黄铜 算： 长春理工大学光电信息学院毕业设计 14 (1) 落料力： 11 . 3 3 4 0 3 . 4F L t落 料 (3其中 1435.3 取 3042) 冲孔力： 21 . 3 8 2F L t孔 1 (3其中 4.6 1 . 3 1 2 6 . 6F L t孔 N 其中 3.4 2 . 3 3 7 3 8 . 6F F F F 孔 孔落 料 3) 卸料力： 1 4 9 . 5F K F卸 卸 (3(4) 推件力 : 1 8 6 . 9F K F顶 顶 (3(5) 总压力： 3 7 3 8 . 6 1 4 9 . 5 1 8 6 . 9 4 0 7 5F F F F K N 总 顶卸 (3力中心的计算 根据力学原理，诸分力对某力矩之和等于其合力对同轴之矩，冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具的压力中心 15。设计时模具压力中心应与压力机滑块中心一致，如果不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，减低模具与压力机的使用 寿命。所以在落料模、多凸模冲孔模和多工位连续模等模具设计时，必须确定模具压力中心。通常利用求平行力系合力作用点的方法来确定模具的压力中心。 则有 .(3.(3由于冲裁力与周边尺寸成正比关系，即 ,., 2211 ，（ t 为板料厚度， 为板料抗剪强度），所以上式也可用周边尺寸表示如下形式： 长春理工大学光电信息学院毕业设计 15 .(3 . . . . . . . .(3确定模具的压力中心，按比例画出零件的形状，选定坐标系 为零件左右对称，既 0x 0，故只需要计算 0y 。将工件冲裁周边分成 出各段长度及各段的重心位置 ,则压力中心位置为（ 0， 237） 压设备的选用 冲压设备的选用原则 (1) 压力机的行程大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。 (2) 压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积 , 压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸 ,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小。 (3) 所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适用。模具的闭合高度 模板的底面到上模板的顶面的距离。压力机的闭合高度 作台面到滑块下端面的距离。大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高度 计模具时，模具闭合高度 0特殊情况 最好取在： ，这是为了连杆调节过长，罗纹接触面积过小而被压坏。如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。 (4) 冲压设备的吨位必须大于所计算的冲压力。 根据以上原则选定 相关参数如下： 公称压力 8000块行程 500块行程次数 10/大封闭高度 700春理工大学光电信息学院毕业设计 16 封闭高度调节量 315作台尺寸（前后） 1700作台尺寸（左右） 1900轨间距离 1600 凸凹模刃口尺寸计算 凸模和凹模的刃口尺寸和公差，直接影响冲裁件的尺寸精度。模具的合理间隙值也靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保 证。因此，正确确定凸、凹模刃口尺寸和公差，是冲裁模设计中的一项重要工作。 由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面都带有锥度。但在冲裁件尺寸的测量和使用中，则是以光亮带的尺寸为基准。 落料件的光亮带处于大端尺寸，其光亮带是因凹模刃口挤切材料产生的，且落料件的大端（光面）尺寸等于凹模尺寸。 冲孔件的光亮带处于小端尺寸，其光亮带是凸模刃口挤切材料产生的，且冲孔件的小端（光面）尺寸等于凸模尺寸。 冲裁过程中，凸、凹模要与冲裁零件或废料发生摩擦，凸模轮廓越磨越小，凹模轮廓越磨越大，结果使间隙越用越大。因此，确定凸 、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔工序，并遵循如下原则： (1) 设计落料模先确定凹模刃口尺寸。以凹模为基准，间隙取在凸模上，即冲裁间隙通过减小凸模刃口尺寸来取得。设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。 (2) 根据冲模在使用过程中的磨损规律，设计落料模时，凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；设计冲孔模时，凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。这样，凸、凹在磨损到一定程度时，仍能冲出合格的零件。 模具磨损预留量与工件制造精度有关。用 x、表示，其中为工件的公差值， 值在 1之间，根据工件制造精度进行选取： 工件精度 上 X=1 工件精度 =件精度 =3) 不管落料还是冲孔，冲裁间隙一般选用最小合理间隙值（ (4) 选择模具刃口制造公差时，要考虑工件精度与模具精度的关系，即要保证工件的精度要求，又要保证有合理的间隙值。一般冲模精度较工件精度高 2 4级。对于形状简单的圆形、方形刃口，其制造偏差值可按 来选取；对于形状复杂的刃口制造偏差 可按工件相应部位公差值的 1/4 来选取；对于刃口尺寸磨损后无变化的制造偏差值可取工件相应部位公差值的 1/8 并冠以。 长春理工大学光电信息学院毕业设计 17 (5) 工件尺寸公差与冲模刃口尺寸的制造偏差原则上都应按“入体”原则标注为单向公差，所谓“入体”原则是指标注工件尺寸公差时应向材料实体方向单向标注。但对于磨损后无变化的尺寸，一般标注双向偏差。 冲裁件的尺寸精度是影响冲裁件模具刃口的尺寸精度，模具的合理间隙的数值也必须靠模具刃口尺寸及其公差来保证，因此，正确确定模具刃口尺寸及公差，是设计冲裁的主要任务之一。 模具结构本身不复杂，但由于材料比较厚 ，冲裁力较大，故需注意凸凹模的结构，合理采用线切割和电火花加工，确保刃口加工精度和强度。 料由于凸、凹模之间存在着间隙，所以冲裁件断面一般都是带有锥度的，且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸，冲空件的小端尺寸等于凸模尺寸。在测量与使用中，落料是以大端尺寸为基准，冲孔件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，结果间隙越用越大。因此，在确定凸、凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则 : 落料制件尺寸由凹模尺寸决定，冲孔时候孔的尺寸由凸模尺寸决定。故设计落模时，以凹模为基 准，间隙取在凸模上；设计冲孔模时，以凸模为基准，间隙取在凹模上。 考虑到冲裁中凸、凹