托簧架的级进模具设计【冲压模】

托簧架的级进模具设计1摘要冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。弯曲是将板料、棒料、管材和型材弯曲成一定角度和形状的冲压成形工序。本文主要研究工作利用零件特征之间的关系建立级进模排样设计模型，例如冲压排样设计原则；进一步将零件的形状特征应用于模具结构设计中，建立模具模型，进行模具工艺设计和结构设计，从而确定总体的模具形式；模具投入制造后，可能在制造和生产调试过程中表现出设计的不足和错误，通过总结概括这些问题，可以进行修正工艺设计和模具结构设计，或增加新的工艺规则，为以后的模具设计提供宝贵的经验。基于以上的研究工作，可以建立一套可行的、适合于零件的冲压级进模的设计方法，并在实际生产中应用。关键词零件级进模；排样设计ABSTRACTSTAMPINGISINSTALLEDINTHEUSEOFSTAMPINGEQUIPMENTMAINLYPRESSONTHEMOLDTOEXERTPRESSUREONTHEMATERIALSTOPRODUCEPLASTICDEFORMATIONORSEPARATION,TOOBTAINTHENECESSARYCOMPONENTSOFAPRESSUREPROCESSINGMETHODSSHEETMETALBENDINGIS,BAR,PIPEBENDINGANDPROFILESSOMEPERSPECTIVEANDSHAPEOFTHESTAMPINGPROCESSTHISPAPERSTUDIESTHEUSEOFPARTSTOESTABLISHTHERELATIONSHIPBETWEENTHECHARACTERISTICSOFTHEPROGRESSIVEDIELAYOUTDESIGNMODELS,SUCHASPUNCHINGWITHLAYOUTDESIGNPRINCIPLESFURTHERCOMPONENTSUSEDINTHESHAPEOFDIESTRUCTUREDESIGN,CREATEAMODELDIE,DIEDESIGNANDTECHNOLOGYSTRUCTURALDESIGN,TODETERMINETHEOVERALLFORMOFTHEMOLDDIEINMANUFACTURING,MAYBEINTHEMANUFACTURINGANDPRODUCTIONPROCESSOFDEBUGGINGDEMONSTRATEDTHEINADEQUACIESANDERRORSINDESIGN,THROUGHTHESPEECHSUMMEDUPTHESEPROBLEMS,THATCANPROCESSDESIGNANDDIESTRUCTUREDESIGN,NEWORINCREASEDTECHNOLOGYRULES,THEDIEDESIGNFORTHEFUTUREPROVIDEAVALUABLEEXPERIENCEBASEDONTHEABOVESTUDIES,THEESTABLISHMENTOFAVIABLE,SUITABLEFORSMALLPARTSSTAMPINGPROGRESSIVEDIEDESIGNANDAPPLICATIONINPRODUCTIONKEYWORDSPARTS；PROGRESSIVEDIE；LAYOUTDESIGN目录1、摘要32、概论521模具行业发展前景分析522模具行业发展趋势简要分析523冲压的概念、特点及应用724冲压的基本工序及模具825冲压技术的现状及发展方向93、设计方案1331零件的技术要求1332零件的工艺性分析1333冲压工艺方案的确定1334冲裁排样设计14341冲裁排样方案的确定1435搭边的选取1536送料步距、条料宽度及板料间距计算16361送料步距16362条料宽度及板料间距的计算1737零件排样1838各工序的确定1839冲裁力和压力中心的计算19391冲裁力及辅助力19392压力中心的计算22310刃口尺寸的计算233101落料刃口尺寸计算25311冲裁模主要零部件的结构与设计253111模具类型的选择253112定位方式的选择263113卸料装置和推件装置的选择27312工作零件的设计283121凹模的设计283122凸模的设计303123模架及组成零件的设计32313压力机的选取及校核333131压力机的选择333132装模高度的校核33314总组装图35315模具材料的选用35316模具的装配与检测363161模具的装配363162模具的检测37总结38致谢40参考文献412概论21模具行业发展前景分析模具应用领域的不断扩大、已应用领域对模具提出的更多和更高要求，使模具工业发展速度快于其他制造业的发展速度已成为普遍规律，目前世界模具市场供不应求，近几年，市场总量一直在600650亿美元之间，而我国模具出口尚不到8，“十一五”期间完全可以扩大这个份额，同时随着经济全球化发展趋势日趋明显，模具制造业逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向日趋明显，外资和民营资本继续看好我国模具行业，因此加入WTO后，我国模具行业机遇大于挑战，“十一五”期间，国际模具市场前景广阔，我国模具仍有较大发展空间。212我国经济的高速增长为模具行业的发展提供了宏观支持我国国民经济在“十一五”期间将继续保持较快的发展速度，给模具行业的发展提供了可靠的宏观支持。汽车、电子信息、家电、办公设备、机械和建材行业、航天航空、电动工具都是模具需求大户，仅以家电和电子信息行业为例一台电冰箱需用模具生产的零件约150个，共需模具约350套；一台全自动洗衣机需要模具150多套；一台空调器，仅塑料模就需20套；每个型号计算机约需模具30多套，加上与其配套的打印机，单台需模具20多副；还有笔记本电脑、网络机顶盒将有几千万台的市场。目前由于机型多为国外开发，模具进口较多，随着我国自行开发能力的提高，这方面的模具需求量也将大幅度增加。可以预见“十一五”期间中国模具行业将在良好的宏观环境下得到快速发展。22模具行业发展趋势简要分析221模具市场全球化，模具生产周期进一步缩短模具市场全球化是当今模具工业最主要的特征之一，模具的购买者和生产商遍布全世界，模具工业的全球化发展使生产工艺简单、精度低的模具加工企业向技术相对落后、生产率较低的国家迁移，发达国家的模具生产企业则定位在生产高水准的模具上，模具生产企业必须面对全球化的市场竞争，同时模具生产厂家不得不千方百计地加快生产进度，努力简化和废除不必要的生产工序，模具的生产周期将进一步缩短。222模具CAD/CAM向集成化、智能化和网络化发展软件的功能模块越来越齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，实现信息的综合管理与共享，支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程。有的系列化软件包括了曲面/实体几何造型、复杂形体工程制图、工业设计高级渲染、模具设计专家系统、复杂形体CAM、艺术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统及复杂形体在线测量系统等；模具设计、分析、制造的三维化、无纸化使新一代模具软件以立体的、直观的感觉来设计模具，所采用的三维数字化模型能方便地用于产品结构的CAE分析、模具可制造性评价和数控加工、成形过程模拟及信息的管理与共享；同时，随着竞争、合作、生产和管理等方面的全球化、国际化，以及计算机软硬件技术的迅速发展，网络使得在模具行业应用虚拟设计、敏捷制造技术既有必要，也有可能。223我国的模具产品将向大型、精密、标准化方向发展一方面模具成型零件日渐大型化和为提高生产效率开发的“一模多腔”造成了模具日趋大型化，另一方面电子信息产业、医学的迅猛发展带来了零件微型化及精密化，有些模具的加工精度公差就要求在以下。另外多功能复合模具将得到进一步发展，新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，生产效率进一步提高。国外发达国家模具标准件使用覆盖率一般为80左右，随着我国模具工业的发展，模具标准化工作必将加强，模具标准化程度将进一步提高，模具标准件的应用和生产在“十一五”期间必将得到较大的发展。224快速经济模具的前景十分广阔多品种小批量生产时代的到来，人们要求模具的生产周期越短越好，因此快速经济模具将有广阔的发展前景。预计21世纪，用各种超塑性材料来制作模具、用环氧、聚酯或在其中填充金属、玻璃等增强物制作简易模具等生产方式占工业生产的比例将达到75以上。快速经济模具主要包括快速原型制造技术、表面成形制模技术、浇铸成形制模技术、冷挤压及超塑成形制模技术、无模多点成形技术、KEVRON钢带冲裁落料制模技术、模具毛坯快速制造技术等。23冲压的概念、特点及应用冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行冷变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加工的主要方法之一，隶属于材料成型工程术。冲压所使用的模具称为冲压模具，简称冲模。冲模是将材料（金属或非金属）批量加工所需冲件的专用工具。冲模在冲压中至关重要，没有符合要求的冲压，批量冲压生产就难以进行；没有先进的冲模，先进的冲压工艺就无法实现。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素，只有它们相互结合才能得出冲压件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。冲压加工在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多地采用冲压法加工产品零部件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重都相当的大，少则60以上，多则90以上。不少过去用锻造铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻、刚度好的冲压件所代替。因此可以说，如果生产中不谅采用冲压工艺，许多工业部门要提高生产效率和产品质量、降低生产成本、快速进行产品更新换代等都是难以实现的。24冲压的基本工序及模具由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类；分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。这时在工艺上多采用集中的方案，即把两种或两种以上的单一工序集中在一副模具内完成，称为组合的方法不同，又可将其分为复合级进和复合级进三种组合方式。复合冲压在压力机的一次工作行程中，在模具的同一工位上同时完成两种或两种以上不同单一工序的一种组合方法式。级进冲压在压力机上的一次工作行程中，按照一定的顺序在同一模具的不同工位上完面两种或两种以上不同单一工序的一种组合方式。复合级进在一副冲模上包含复合和级进两种方式的组合工序。冲模的结构类型也很多。通常按工序性质可分为冲裁模、弯曲模、拉深模和成形模等；按工序的组合方式可分为单工序模、复合模和级进模等。但不论何种类型的冲模，都可看成是由上模和下模两部分组成，上模被固定在压力机工作台或垫板上，是冲模的固定部分。工作时，坯料在下模面上通过定位零件定位，压力机滑块带动上模下压，在模具工作零件（即凸模、凹模）的作用下坯料便产生分离或塑性变形，从而获得所需形状与尺寸的冲件。上模回升时，模具的卸料与出件装置将冲件或废料从凸、凹模上卸下或推、顶出来，以便进行下一次冲压循环。25冲压技术的现状及发展方向随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，许多新技术、新工艺、新设备、新材料不断涌现，因而促进了冲压技术的不断革新和发展。其主要表现和发展方向如下。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、冲压成形过程应力应变分析、板料变形规律研究及坯料与模具之间的相互作用研究等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）等有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可行性及可能出现的质量问题，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模费用，也缩短了制模具周期。研究推广能提高生产率及产品质量、降低成本和扩大冲压工艺应用范围的各种压新工艺，也是冲压技术的发展方向之一。目前，国内外相继涌现出精密冲压工艺、软模成形工艺、高能高速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。其中，精密冲裁是提高冲裁件质量的有效方法，它扩大了冲压加工范围，目前精密冲裁加工零件的厚度可达25MM，精度可达IT1617级；用液体、橡胶、聚氨酯等作柔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；采用爆炸等高能效成形方法对于加工各种尺寸在、形状复杂、批量小、强度高和精度要求较高的板料零件，具有很重要的实用意义；利用金属材料的超塑性进行超塑成形，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优越性；无模多点成形工序是用高度可调的凸模群体代替传统模具进行板料曲面成形的一种先进技术，我国已自主设计制造了具有国际领先水平的无模多点成形设备，解决了多点压机成形法，从而可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/CAM/CAE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。2冲模是实现冲压生产的基本条件在冲模的设计制造上,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，冲模正向高效率、高精度、高寿命及多工位、多功能方向发展，与此相比适应的新型模具材料及其热处理技术，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技术也在迅速发展；另一方面，为了适应产品更新换代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。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件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到2微米，多功能级进模不仅可以完成冲压全过程，还可完成焊接、装配等工序。我国已能自行设计制造出达到国际水平的精度达25微米，进距精度23微米，总寿命达1亿次。我国主要汽车模具企业，已能生产成套轿车覆盖件模具，在设计制造方法、手段方面已基本达到了国际水平，但在制造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差距。模具制造技术现代化是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不断向传统制造技术渗透、交叉、融合形成了现代模具制造技术。其中高速铣削加工、电火花铣削加工、慢走丝切割加工、精密磨削及抛光技术、数控测量等代表了现代冲模制造的技术水平。高速铣削加工不但具有加工速度高以及良好的加工精度和表面质量（主轴转速一般为1500040000R/MIN），加工精度一般可达10微米，最好的表面粗糙度RA1微米），而且与传统切削加工相比具有温升低（工件只升高3摄氏度）、切削力小，因而可加工热敏材料和刚性差的零件，合理选择刀具和切削用量还可实现硬材料（60HRC）加工；电火花铣削加工（又称电火花创成加工）是以高速旋转的简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铣一样），因此不再需要制造昂贵的成形电极，如日本三菱公司生产的EDSCAN8E电火花铣削加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花加工机床的技术水平；慢走丝线切割技术的发展水平已相当高，功能也相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度，目前切割速度已达到300MM/MIN，加工精度可达15微米，表面粗糙度达2RA0102微米精度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等先进设备和技术模具加工过程中的检测技术也取得了很大的发展,现在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、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施及简单操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。此外，激光快速成形技术（RPM）与树脂浇注技术在快速经济制模技术中得到了成功的应用。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。如清华大学开发研制的“MRPMS型多功能快速原型制造系统”是我国自主知识产权的世界惟一拥有两种快速成形工艺（分层实体制造SSM和熔融挤压成形MEM）的系统，它基于“模块化技术集成”之概念而设计和制造，具有较好的价格性能比。一汽模具制造公司在以CAD/CAM加工的主模型为基础，采用瑞士汽巴精化的高强度树脂浇注成形的树脂冲模应用在国产轿车试制和小批量生产开辟了新的途径。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技术水平的基本条件，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，加之机械乃至机器人的大量使用，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；在高速自动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，生产效率比普通压力机提高几十倍，材料利用率高达97；公称压力为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，日本田公司生产的2000KN“冲压中心”采用CNC控制，只需5MIN时间就可完成自动换模、换料和调整工艺参数等工作；美国惠特尼公司生产的CNC金属板材加工中心，在相同的时间内，加工冲压件的数量为普通压力机的410倍，并能进行冲孔、分段冲裁、弯曲和拉深等多种作业。近年来，为了适应市场的激烈竞争，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。其中，无需设计专用模具、性能先进的转塔数控多工位压力机、激光切割和成形机、CNC万能折弯机等新设备已投入使用。特别是近几年来在国外已经发展起来、国内亦开始使用的冲压柔性制造单元（FMC）和冲压柔性制造系统（FMS）代表了冲压生产新的发展趋势。FMS系统以数控冲压设备为主体，包括板料、模具、冲压件分类存放系统、自动上料与下料系统，生产过程完全由计算机控制，车间实现24小时无人控制生产。同时，根据不同使用要求，可以完成各种冲压工序，甚至焊接、装配等工序，更换新产品方便迅速，冲压件精度也高。4冲压标准化及专业化生产方面模具的标准化及专业化生产，已得到模具行业和广泛重视。因为冲模属单件小批量生产，冲模零件既具的一定的复杂性和精密性，又具有一定的结构典型性。因此，只有实现了冲模的标准化，才能使冲模和冲模零件的生产实现专业化、商品化，从而降低模具的成本，提高模具的质量和缩短制造周期。目前，国外先进工业国家模具标准化生产程度已达7080，模具厂只需设计制造工作零件，大部分模具零件均从标准件厂购买，使生产率大幅度提高。模具制造厂专业化程度越不定期越高，分工越来越细，如目前有模架厂、顶杆厂、热处理厂等，甚至某些模具厂仅专业化制造某类产品的冲裁模或弯曲模，这样更有利于制造水平的提高和制造周期的缩短。我国冲模标准化与专业化生产近年来也有较大发展，除反映在标准件专业化生产厂家有较多增加外，标准件品种也有扩展，精度亦有提高。但总体情况还满足不了模具工业发展的要求，主要体现在标准化程度还不高（一般在40以下），标准件的品种和规格较少，大多数标准件厂家未形成规模化生产，标准件质量也还存在较多问题。另外，标准件生产的销售、供货、服务等都还有待于进一步提高。3设计方案31零件的工艺分析图1所示零件，材料为SK7，料厚10MM，一端有折90度弯，两侧有折90度型弯，中部有方孔，方孔内有侧边折弯。零件形状较为复杂，材料为工具钢，硬度较高，大批量生产。图31零件图32零件成型工艺分析与排样设计321成型工艺分析根据该工件的形状、尺寸以及技术要求，综合考虑可以有以下三种方案方案一落料，冲槽、折弯三套单工序模生产；方案二落料，冲槽、折弯1套复合模、1套单工序模生产；方案三冲两个导正孔；冲裁端部槽与尾部废料；冲裁两侧废料；折弯端部槽内小弯；空工位；折弯端部、折弯两侧与切断（将零件从载体上切下），采用1道6工位级进模生产。三种方案比较见下表21表31三种方案的比较模具单工序模复合模级进模种类比较项目冲件精度较低可达IT10IT8可达IT13IT10生产效率较低冲件被顶到模具工作表面上工序间自动送料，可以自动排除制件，生产效率高生产批量适合大、中、小批量适合大批量适合大批量模具复杂程度较易较复杂复杂模具成本较低较高高模具制作精度较低较高高模具制造周期较快较长长模具外形尺寸较小中等较大冲压设备能力较小中等较大工作条件一般较好好方案一模具结构简单，但需要模具数量多，生产率较低，误差大，而且效率低，不满足大批量生产的要求。方案二，虽然采用两套模具，效率相对方案一有所提高，但是难以满足该零件的年产量要求。方案三采用一套级进模具，形位精度比方案一与二都高，且生产率也高。为此，采用冲两个导正孔；冲裁端部槽与尾部废料；冲裁两侧废料；折弯端部槽内小弯；空工位；折弯端部、折弯两侧与切断（将零件从载体上切下），采用1道6工位级进模来完成，生产效率高的同时也能保证零件的精度。34冲裁排样设计341产品尺寸的展开弯曲过程中，中性层纤维长度是不发生变化的，然后根据弯曲前后体积不变来确定弯曲长度。由于R05T,查表可知一次弯曲两个角的毛坯长度公式长度L121523142590/36015449MM宽度L218223141590/36088387MM342冲裁排样方案的确定排样是指冲裁零件在条料、带料或板料上布置的方法。合理有效的排样有利于保证在最低的材料消耗和高生产率的条件下，得到符合设计技术要求的工件。在冲压生产过程中，保证很低的废料百分率是现代冲压生产重要的技术指标之一。合理利用材料是降低成本的有效措施，尤其在大批量生产中，冲压件的年产量达数十万件，甚至数百万件，材料合理利用的经济效益更为突出。保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术要求的零件，同时要考虑方便生产操作、冲模结构简单、寿命长以及车间生产条件和原材料供应等情况，以选择较为合理的排样方案。根据材料的合理利用情况，条料排样方法可以分为以下三种（一）有废料排样冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料，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。（二）少废料排样只在冲件与冲件之间或冲件与条料之间留有搭边值，因受剪裁条料质量和定位误差的影响，其冲件质量稍差，同时边缘毛刺被凹模带入间隙也影响模具寿命，但材料利用率高，冲模结构简单。（三）无废料排样冲件与冲件之间或冲件与条料之间均无搭边，沿直线或曲线切断条料而获得冲件。冲件的质量较差，模具寿命较短，但材料利用率高。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，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。综上分析，并考虑冲裁零件的形状、尺寸、材料，选取有废料排样。35搭边的选取排样时，工件及工件与条料侧边之间的余料叫搭边，搭边的作用是补偿定位误差和保持条料有一定的刚度，以保证冲压件质量和送料方便。搭边太宽，浪费材料；搭边太窄会引起搭边断裂或翘曲，可能“啃刃”现象或冲裁时会被拉断，有时还会拉入模具间隙中、损坏模具刃口，从而影响模具寿命。搭边值的大小与下列因素有关材料的力学性能。硬材料可小些，软材料的搭边可要大些。工件的形状与尺寸。尺寸大或有尖突的复杂的形状时，搭边要取得大值。材料厚度。薄材料的搭边值应取的大一些。送料方式及挡料方式。用手工送料、有侧压板导向的搭边值可以取小些。表32搭边值表圆形件或圆角R2T矩形件或边长L50或R01050045005500650080525004005005000625650030040040005钢材料厚度MM650020030025003查表34可得卸料力KX0045推件力FT0050顶件力FD006总冲压力FZ总冲压力是各种冲压工艺的总和，根据不同的模具结构计算，由于本模具采用弹性卸料装置和上出料方式的冲裁模，则FZFKXFT3649700454970050497006497574KN392弯曲力计算该零件有四个部位折弯/902TRTWFBZ309161050/1100961050/21001201246KNFZ折弯力W弯曲的宽度T弯曲的厚度材料的抗拉强度（1050MPA）BB总成形力为F57424659857KN392压力中心的计算确定压力中心的目的冲压力的合力的作用名称为模具的压力中心。确定压力中心的目的在于确定模柄位置，使设备和模具不受偏心载荷。压力中心必须与模柄轴线重合或近似重合，否则冲裁时会产生偏心冲击，形成偏心载荷，使冲裁间隙产生波动，冲模刃口磨损不均，影响冲件质量和冲模的寿命。另外，偏心冲击还会使冲模和设备的导向部分造成不均匀磨损。主要对复杂制件的落料模、多凸模冲孔以及级进模有意义。压力中心的计算方法求模具的压力中心等同与求凹模刃口作用合力的作用点。采用空间平行力系的合力作用线的方法，即根据诸分力对某轴的力矩之和等于其合力对同轴力矩的力学原理，可以求出压力中心。又因冲压力与工作周长或直径成正比，故对于简单几何形状之刃口，如圆形、三角形及方形等，其合力中心即为圆心或形心，很容易确定。而对于形状较为复杂的情况，压力中心的计算与确定有计算方法与作图法。11111111X0（1281612128822822）/（812822168）336/74454Y0（6868172228161722）/741196/74161618011SIN909071XCOSCOS1805343YSINSIN5518057故X45474431129210/7421521Y1616745711/7411713所以压力中心为521,713310刃口尺寸的计算因冲模加工方法不同，刃口尺寸的计算方法也不同，基本上可分为两类（1）按凸模与凹模图样分别加工法它主要用于圆形或简单规则形状的工作,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单，精度容易保证，所以采用分别加工。（2）按凸模与凹模配作法加工常用于冲制复杂形状的冲模。这种加工方法的特点是模具的间隙有配置保证，工艺比较简单，不必校核的MINAXZTA条件，并且还可以放大基准件的制造公差，使制造容易。表35初始单面间隙、MAXZIN08、10、3509M2、Q235Q34540、5065MN材料厚度/TMINZMAXINZMAXINZMAXINZMAX小于05极小间隙0500200030002000300020003000200030060024003600240036002400360024003607003200460032004600320046003200460800360052003600520036005200360046090045006300450063004500630045006310005000700050007000500070004500631200630090006600900066009015006601200085012000850120由表35确定初始单面间隙、的值MAXZIN因SK7材料性能同65MN类似，故ZMIN0045MMZMAX0063MMZMAXZMIN006300450018MM表36规则形状凸、凹模的制造偏差基本尺寸凸模偏差T凹模偏差A基本尺寸凸模偏差T凹模偏差A181830183000100010001500201201801801600020003000358012000250035160360136050050030003500400050005000600070由表36确定、的值TA为0010/0MM；为0010/0MM。T3101落料刃口尺寸计算当以凹模为基准件时，凹模磨损后刃口部分尺寸都增大，因此均属于A类尺寸第一类尺寸。它的基本尺寸及制造公差的确定方法按公式（43）AXDA0MA其中模具基准尺寸M工件极限尺寸MAX工件公差查公差表将尺寸7分别转化为70/043,查表43,工件公差为IT14，取X05则70/052A1705043000167850001以此类推A21005043000197850001A3181050430001178850001A4411050430001408850001311冲裁模主要零部件的结构与设计3111模具类型的选择由冲压工艺分析可知采用级进模，但级进模又可分为倒装级进模和级进复合模，其各自的特点如下表表37正装复合模与倒装复合模的比较序号正装倒装1对于薄冲件能达到平整要求不能达到平整要求2操作不方便、不安全，孔的废料又打棒打出操作方法能装自动拨料装置即能提高生产效率又能保证安全生产。孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉3装凹模的面积较大，有利于复杂重建用拼块结构如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板4废料不会在凸凹模孔内积聚，每次又打棒打出，可减少孔内废料的涨力，又利于凸凹模减小最小壁厚废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求又较大的壁厚以增加强度。该冲件属于普通冲裁，精度要求不高又属于大批量生产，刃壁较薄，采用正装比较合适，因此选用正装级进模3112定位方式的选择定位零件是用来保证条料的正确送进及在模具中的正确位置，以保证冲制出合格的零件。条料在模具送料平面中必须有两个方向的限位一是在与条料方向垂直方向上的限位，保证条料沿正确的方向送进成为送进导向；二是在送料方向的限位，控制条料一次送进的距离（步距）。31121导料销的选择属于送料导向的定位零件又导料销，导料板、侧压板等。导料板及侧压板多用于级进模和单工序模中。导料销则多用于复合模和单工序模中。因此选导料销做为导向且位于条料的同侧，一般设2个，从前向后送料时导料销装在左侧（固定式），为标准件。31122挡料销的选择属于送料定距的定位零件有挡料销、导正销、侧刃等，导正销及侧刃多用于级进模和单工序模中。挡料销则多用于复合模和单工序模中。选取挡料销做定距定位零件。在模具闭合后不许挡料销的顶端高出材料因选取活动式橡胶弹顶挡料销。其挡料销的高度H查表得H3，固定挡料销钓形A10M表38挡料销高度HT03232343113卸料装置的选择31131卸料装置的选择常见的卸料零件又固定卸料板和弹压卸料板。前者式刚性结构主要起卸料作用，卸料力大，适用于冲材料厚度大于08的模具，后者是柔性结构，兼M有压料和卸料两个作用。其卸料力的大小决定与所选用的弹性元件。主要用于冲制薄料和要求制件平整的冲模中，因此选取弹压卸料板。弹压卸料板与凸模配合间隙值查表的01C表39弹压卸料板与凸模配合间隙值材料厚度T050511单面间隙C00501015在自由状态下的弹压卸料板应高出凸模刃口0103。卸料板的厚度查表M310。表310卸料板的厚度卸料板宽度B材料厚50508080200度THOH0HOH0HOH00868610813081561081210141536102012查上表得卸料板厚T101下卸料采橡胶块作为弹性单元，弹簧的自由高度为（153）自由H工作S式中橡胶块的自由高度（MM）自由工作行程与模具修磨量和调整量（46MM）之和。工作S10MM工作则15310MM1530MM自由H取24MM。自由橡胶块的装配高度为（08509）204216MMH自由H312工作零件的设计3121凹模的设计凹模厚度的确定KBH为系数K为凹模刃口的最大尺寸BM查表311选取系数025K表311凹模系数K材料厚度条料宽度113365003004003505004506050100020030022035030045100200015020018022022030H凹41103514385MM，取15MM。凹模壁厚C2H21530MM凹模外形尺寸为10025035MM。凹模的刃口形式选用直筒式刃口。该凹模的厚度的全部为有效刃口高度，刃壁有斜度，刃磨后刃口尺寸不变，适用于制件或废料逆冲压方向推出的冲裁模如复合模、薄料落料模、级进模等。其形状如图37图34落料凹模3122凸模的设计凸模的固定形式有采用凸模固定板固定、与上模板直接固定和采用低溶点合金或环氧树脂浇注固定三种，三种形式各有各的优点，选择哪种形式，还要考虑零件的形状、尺寸、复杂程度以及零件的精度要求，以及所使用的配套设备是什么形式等诸多因素，不可以盲目的选择，故对各种形式的特点做如下总结，参见各自特点的比较表。表312固定形式特点的比较固定形式固定方法特点凸模固定板固定一般采用H7/M6过渡配合，圆形凸模则采用凸肩固定定位精度高，牢靠，但固定孔精度高，加工困难与上模板直接连接采用螺钉，销钉直接把凸模固定在上模板上适用于大型凸模的固定低熔点合金浇注固定或环氧树脂浇注固定使低熔点合金或氧树脂溶化，像粘结剂一样固定在凸模上适用于冲裁032的M板料由于本工件是大批量的生产，且折弯圆弧有一定的精度要求，模具采用的是级进模模，则从上表的比较中可选凸模固定板固定形式固定凸模，。冲孔凸模为圆形和异形，采取台阶式凸模，它的强度刚性较好，装配修磨方便，与凸模固定板配合部分按过渡配合（H7/M6或H7/N7）制造，最大直径的作用是形式台肩，以便固定，保证工作时凸模不配拉出，材料选取CR12,热处理硬度为HRC5558。其凸模长度计算公式HTHL4321其中H1上垫板厚度MH10H2上模固定板厚度21H3弹性元件厚度20H4卸料板厚度10MMT材料厚度T08MMH增加长度，一般选取015MMML642381210凸模的结构形式如图图36凸模图3124模架及组成零件的设计该模架选用中间导柱方形模架，导向装置安装在模具的对称线上，滑动平稳，导向准确可靠。由标准（GB/T285151990）中选取,下表57从而确定以下材和尺寸模架材料选取结构钢45因零件凹模周边尺寸为250100，如下图39所示故以此选取模架尺寸如下上模座的长度为270、宽度200、厚度30。MM下模座的长度为270、宽度200、厚度30；最大高度为200、最小高度为150。模柄选取螺栓固定式模柄，40；螺钉选用标准件内六角螺钉，规格为M8；导柱25160；导套为403575；应按6/5配合；柱间的距离220150；HHM313压力机的选取及校核3131压力机的选择由以上的设计、计算，确定压力机的规格尺寸如下查表选取国产JC2380800KN压力机其详细参数如下滑块行程120毫米；滑块行程次数50次/分钟；最大装模高度270毫米；装模高度调节量90毫米；工作台尺寸（前后左右）480毫米710毫米工作台孔尺寸260毫米；滑块底面的尺寸（前后左右）280毫米320毫米；模柄孔尺寸（直径深度）5080毫米；工作台垫板尺寸480毫米710毫米80毫米。3132装模高度的校核为了保证模具和压力机相适应，冲模的闭合高度应介于压力机的最大装模H高度和最小装模高度之间，其关系式为MAXHMINH（61）5101AXIN式中冲模的闭模高度最大闭模高度MAX最小闭模高度INH垫板高度；1最大装模高度；MAX最小装模高度。MIN1H则1080IM52751MAXHH下模座H下模垫板H下模H料厚H卸料板H弹簧H固定板H垫板H上模座301035101020201030166MM有此可知,则所选则的压力机符合要求。MAXMIN314总组装图图37总组装图315模具材料的选用利用模具生产制品零件，其模具质量的好坏，寿命的长短，直接关系到产品制造精度、性能和成本。是提高劳动生产率、降低消耗、创造效益，尽快使产品占领市场的重要性条件。而模具的质量、使用寿命、制造精度及合格率很大程度上取决于设计时对模具材料的选用、热处理工艺要求、模具零件配合精度及公差等级的选择和表面质量要求。冷冲模材料应具有的性能冷冲模包括冲裁模、弯曲模、拉深模、成形模和冷挤压模等。冷冲模在工作中承受冲击、拉深、压缩弯曲、疲劳磨擦等机械的作用。模具常常发生脆断、堆塌、磨损、啃伤和软化等形成的失效。因此，作为冷冲模主要材料的钢材，应具有的以下几点性能。1应具有较高的变形抗力主要抗力指标包括淬火、回火抗压强度、弯强度等。其中硬度是模具注意重要的抗力指标，高的硬度是保持模具耐磨性的必要条件。工作零件热处理后的硬度在55HRC强度和抗弯强度才能保证模具具有较高的变形能力。2应具有较高的断裂抗主要抗力指标有材料的抗冲击性能抗压强度、抗弯强度断裂抗力和冲击载荷下抵抗模具裂纹产生一个特性，也是作为防止断裂的一个重要依据。其基体中碳含量越高冲击韧性越高。故对韧性的要求应依据载荷较大的冷冲镦及剪切模易受偏心弯曲载荷细长凸模或有应力集中的模具，都需要有较高的韧性。3应具有较高的耐磨性和抗疲劳性能对于在一定条件下工作的模具钢，为了提高耐磨性，需要在硬度高的基体上均匀分布有大量细小硬的碳化物相同硬度下，提高钢的性能是模具在交变应力条件下产生的疲劳破坏，如模具长期使用有刮痕凹槽等4应具有较好的冷、热加工工艺性钢材的加工性能包括可锻性、可加工性、淬透性、淬硬性较小的脱碳敏感性和较小变形倾向等，以方便模具的加工，易于成形及防止热处理后变形等。总上所述凸、凹模采用工作部分局部淬火硬度HRC5558材料也用淬火变形小的CR12模具钢。316模具的装配与检测3161模具的装配复合模是指在冲床一次行程中冲制产品两道或两道以上工序的冲模，这种模具结构复杂，装配要求高，但由于模具生产率高，各内、外型面间的相对位置精度高，故广泛应用于精密零件的加工。本模具为落料冲孔复合模其装配一般按下面的步骤进行装配旋入式模柄，垂直上模座端面，装后同磨大端面齐平。将凸模装入凸模固定板，保持与固定板端面垂直，同磨端面平齐将凸凹模装在固定板上，并保持与固定板端面垂直，同磨端面齐平。确定凸凹模固定板在下模座上的位置，用平行夹板夹紧，作凸凹模固定板上的螺孔和下模座上的螺钉过孔，并保持孔位置一致。划下模板漏料孔线，加工漏料孔，按凸凹模的孔每边加大约1。M按凹模上的孔引作凸模固定板和上模座的螺钉过孔。将带凸模的固定板装在上模板上，螺钉不要拧得过紧，进行试装合模，使导柱缓慢进入导套，如果凸模与凸凹模的孔对的不太正，可轻轻敲打凸模固定板，利用螺钉过孔的间隙进行调整，直至间隙均匀。此时用划针在上模板上划出凸模固定板位置。3162模具的检测冲模装配前，应该对零、组件进行检查、复查的内容有（1）冲裁模的刃口部分应锋利,拉伸模的弯曲的工作型面应过度圆滑,表面粗糟度应符合要求（2）工作热处理后的实际硬度值是否符合要求,如有碳化合物偏析要求应技术要求的规定（3）外行的非工作锐边是否已经倒角或导圆（4）零件不应有沙眼、缩空、裂纹、磨削退火或机械损伤（5）可卸导柱的椎面与趁套上椎孔的吻合长度面积应不小于80。总结这次的毕业设计是大学四年中的最后一个环节，是对四年的学习生活中所学的知识一个汇总和概括，使我们每个人都能总合运用所学的知识进行设计。就我个人而言，通过这次毕业设计，使我学习到了许多知识，对模具的设计与制造有了极为深刻的认识，是一次由理论向实践的飞跃，让我感慨颇深，主要体会有以下几点1、扎实的基础课，专业课是模具设计的基础。由于以前所学的课程难免有些理解不深，遗忘等，而本次设计又或多或少的用到了这些知识，从而迫使我再次回顾以前的课程，并加深了对这些课程的理解，如机械制图中的各种线型的特点应用，材料力学中的应力校核，热处理中各种材料与热处理性能，公差配合与测量技术中公差的正确选用，模具的加工与制造技术。塑料模具的设计与制造步骤，模具材料的正确选用等。2理论与实践相结合的重要性以前的学习中，基本上是纯理论的学习，虽然有金工实习、毕业实习等实践的体味，但却停留在表面上，没有进行过真正的设计，从而使理论与实践严重脱节，在作设计的过程中，我才真正感觉到眼高手低的含义，同时也“窥一斑而知全豹”，自己的学习中的不足和薄弱环节暴露无遗，但是在老师们的帮助下