厚板料冲小孔冲压模具设计及有限元模拟【有PROE三维图】【优秀机械毕业设计论文A4213】
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厚板
小孔
冲压
模具设计
有限元
模拟
摹拟
proe
三维
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
a4213
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，43页。17600字。
任务书一份。
开题报告一份。
PROE三维一份。
外文翻译一份。
图纸共16张，如下所示
A0-模具装配图.dwg
A1-装配示意.dwg
A3-上模板零件图.dwg
A3-下模板.dwg
A3-冲头调节螺钉 (2).dwg
A3-冲头调节螺钉.dwg
A4-冲头.dwg
A4-冲头右夹紧块.dwg
A4-冲头固定座.dwg
A4-冲头垫板零件图.dwg
A4-凹模.dwg
A4-凹模固定板.dwg
A4-凹模垫板.dwg
A4-卸料板.dwg
A4-定位板.dwg
A4-左冲头加紧块.dwg
- 内容简介：
-
527 (2010) 19701974of on g3%Zn a,b, a,b a,b a, (1is g is to by is or in 6, it as 79. on at or g by 2, of as g . It 1 0 1 2) on to by 4 5. to of of be by if be 800 200240, j L. to 10,11, 1210121011 0111012 g g 13. In of 0101120, 10111120 be in in to in 001)1120 at in to in on In as a g at 1415, to EDs) 16. is to 2009 J. R. 2 009in 00920 009Mg 71011 to of an in is on 10110 1 2) on 0% in 00C at 0%. of 2009 et (2010) 19701974 19711. (a) (b) c) to of of on up of by at a 0 kV a 17to in is on a of in to 73 K to a 10 10 1 a to a to D). 1 (c) of is 73 73 K .5 h,to .5 .5 at a 0% 0% he of at 5% 5%, to to of (a) of 3 00in by 2 at 0 60an 2(a) , 2 at a 00C at a 0%. of in 0a of 0 5 of an A a of at 00C 2(b) at a 00C 00to at at 3 YS)in 0%, b) at 5. et (2010) 197019743. in in in at 5at a 5. 5(a) b) PF be in , 2, 10121011 in , 10111012in to by as a in of be as be of at in 15, of of 6 of 0% 00C 00C, 4 PF 00C 0% 00C 0% 590 as in PF 4. 2 4(a) 0% 00to in 4(b) c) 00C 0% 0%. As 4(c), a in of to 14,15. is 2(b) 00C at at 4 to to as in 4(c) 4. a) 300C 0%,0% 00C, 6(b) 6(a) c), by at a at is to of to At to of is in 6, is a of at 6 is on is 0no in as 6(c)1, of on in of is in is to be of In of or 1(a) b) 400C 0% c) 400C 0%et (2010) 19701974 197350%, (a) 00C 861 2105) 381 2105) in (of (a) 3 0%. In as 1012 is be 613, be by to In on to 1011 6is on 1012 1011 g 10111012 of 813. As a in as 7, on 7(c) of in of of (b) 561 2105) in in is to of 00C, (b) 3 00C 0%, c) 2 in 00C 0%, in 00C be to at as as 7. of in . et (2010) 197019748. (0001)a) 3 00C, (b) 3 00C 0% 00C, c) 2 00C 0%18. On 1011 10111012 68to of in of 8 001)at a 00C of 00C, at to in 101112131415161718of 00C to 00in is to of of g In be at on in in be 18, to at at to 3 a it on hot热轧 过程 对 结构和机械性能的影响 L. b*, J. b, R. b, b （ a 国家轻合金形成工程研究中心 ,上海交通大学 b 国家金属基复合材料重点实验室 ,上海交通大学） 摘要 ： 本文 对 观结构中原始晶粒 平均大小为 37此外， 扩散、 拉伸 、孪生导致位错的滑移， 滑移的方式由 初 始晶粒 取 向 、晶粒尺寸和轧制温度决定。 中晶粒细化的主要机制是 连续动态回复和再结晶， 1面的拉伸 以及沿 1（ 101移系孪生加速晶粒细化过程。 在 伸 和孪生与晶粒细化和织构随机化成正比。 在本研究中， 400 每道次下轧 50%条件下 钢件 比 在 300每道次下轧 30%条件下 有更好的 韧性 。因此，提 高轧制 高温度和增加 单 道 次下轧量 有利于 1 引言 镁板材 目前被应用到各种各样的测试之中。然而，在室温下由于基体和近基体织构沿轧向扩展，因此轧制镁合金通常呈现相对较低的延伸率和 较 差的塑性1。应用镁合金两个重要的要求是细化晶粒和 随机纹理 。在镁合金中织构的演变 受到应变 方式 和最初微观结构相互作用的影响 2， 镁合金板材中基体织构产生 与基体滑移活性有关 3。据了解 ,基体 纹 理来源于 (1012)扩展孪生 基础上 ,这样的 扩展孪生 是 基于 孪生 能调整 与 行的压应力，这些能够在试验 4、 5中得到证实。但是很难改变像 材的基体组织， 如果建立塑性变形模型 和轧制过程 参数 之间的相互关系，那么 基体组织的强度 可以减弱， 通过控制轧制过程 的参数 也 可 使晶粒尺寸减小 。 镁是通过滑移、孪生和边界滑移发生塑性变形。边界滑移适用于纳米材料 成型或者 超塑性变形，也同样适用于 的晶粒细化 7在基平面 上的位错滑移导致大形变的塑性变形，但是只有两个单独的基滑移系远少于 普通变形需要 的 5个单独 滑移系统。在镁 和镁合金 中孪生 产生附加 变形 即 101 101展孪生 和 101 101拉伸孪生 。为了防止位错滑移，菱方晶系 101 112 正交 晶系 101 112用于 来增加在基体晶系（ 0001）（ 112的滑移。对于在持续升温中轧制 除了基滑移和 扩展孪生 ， 容易产生 无 基体 的位错滑移和孪生方式 ，在 决于原始晶粒结构和轧制工艺过程。另外，持续动态回复再结晶是作为在镁合 金变形连续升温变形过程中晶粒细化和长大的一种现象 14这一点是来源于低能位错理论 16。然而，轧制过程，变形机制和微结构的演变之间的关系并不是很明确 。 图 (a)反极图 (b)极图 (c)满足基滑移系的 施密德因子 而 电子背散射 衍射技术 (有助于理解 热轧过程中的孪生演化、取向 偏差 、织构和晶粒结构 以及 变形机制对微结构演化的影响。这样开创了一种通过设计 合理 的 微结构轧制过程来 控制机械反应的可能性 。因此，本文旨在研究 中微结构演变应用 电子背散射 衍射技术 (以及微结构和机械性能的关系。 2 材料和实验 本实验中使用的是 金。热轧前，合金为 537K 温度下 下 横截面积为11010矩形棒 材 。图 1 所示 金热轧前的微结构，包括反极图（ 极图和 施 密得因子。结果表明最初的基体织构有 C 轴垂直于板材平面的， 极少有 C 轴平行于板平面的和原始挤压方向。 图 1(c)表明大部分区域的 施密德因子 值都小于 明晶粒取向不利于基体滑移。 基体 棒材 分别 在 573K 和 673K 下预热 时 ，然后在热轧钢厂 分 别 以 单轧30%和 50%将棒材热轧至 厚度 为 用内部电子加热器将 轧 轮温度控制在 473K 左右 。总的厚度减少量 分别大约在 65%和 75%。卷板再 次加热来保证可加工性 。轧制方向与所获得的棒材方向平行。轧制样本在每次轧制后都要马上用水淬。水淬后的样本用 450 扫描电子显微镜， 20带 子背散射 衍射技术 (析， 由于是 在 电子背散射 衍射技术(析 样品中 的 变形结构， 因此 在区域里有极低的指数特性、较多的位错反应和细晶孪生，但是结果仍然 表明 了 许多有用的信息。 3 结果和讨论 图 2 中显示了在不同的每次下 轧 量和轧制温度下晶粒尺寸分布。最初的挤出材料晶粒尺寸大小从 10等，平均晶粒尺寸为 图 2（ a）表明在 300和每 道 次下 轧 30%时，在轧制 前三次后晶粒结构就开始发生演变。在单次滚 轧 后，晶粒的平均尺寸急剧减小，主要的晶粒尺寸范围在 10化，但是相当大数量晶粒在 40化。第二次轧制后，晶粒更加均匀细化，平均晶粒尺寸为 三次轧制事实上导致 了 晶粒尺寸稍稍增加到 13 400下轧制也获得了相同 的结果。 图 2（ b）概括了 材在不同 道次下轧 和轧制温度下热轧时的平均晶粒尺寸大小，结果表明在 下轧量确定时，平均晶粒尺寸在400下要比 300 轧制要大一些；轧制温度确定时，在相同的总厚度前提下，增加每道次下轧 会使晶粒更加细化。 图 2： (a)1道次下轧 30%， 300热滚轧后 (b)在不同轧制过程中的平均晶粒尺寸大小，其中晶粒是根据位错角大于 15的晶粒边界来划分的。 图 3 给出了 金板材热轧前和热轧后的 拉应力 。图中应力应变曲线表明 金板材热轧后应 变减小，屈服应力增加，抗拉强度增加。轧制 是 韧性 发生了很大变化， 韧性 要比在更高温度和 较 大 道 次下轧量时大得多。 图 材热轧前后的应力 图 4 分别给出了 金板材在 300每道次下轧 30%和 400 每道次下轧30%和 50%条件 下的反极图。此时晶界为 15向偏差的大角度晶界和 2向偏差的小角度晶界，在 图 4 中大角度偏差晶界 是黑线，小角度偏差晶界为白线。 图 2 中计算出的晶粒尺寸大小用大角度偏差晶界来划分。 图 4（ a）表明尽管在 300每道次下轧 30%条件下 存在一些粗晶粒，微结构还是逐步在细化。细化的晶粒形成典型的链状结构，这是由于 在细化的区域中轧制时晶粒的积聚导致产生了连续动态再结晶。在 图 4（ b）和（ c）能够观察到 400 每道次下轧 30%和 50%条件下加工后 粗晶 粗大 。 图 4（ c），在粗晶内部有大量的小偏差晶界，这与位错的滑移和相互作用所产生的结果类似 ，这样可能导致在连续动态回复和再结晶方式下大角度境界偏差和晶粒细化。这与 图 2（ b）所得数据吻合，即较大的平均晶粒尺寸在 400 每道次下轧 50%条件 下 第一 道 次轧制后获得，但是最细的晶粒尺寸 在相同条件下第二 道 次轧制下获得。 图 4 也给出了热轧过程中 发生孪生的 位置 ，由于 分辨率较低 很难确定孪生的模式 。 图 4（ c）中所标定的微结构区域所示为电子被反射 衍射技术 ( 结果在 图 5 中给出。 图 4.(a) 在 300每道次下轧 30%后 金板材的反极图 (b) 在 400每道次下轧 30%后 金板材的反极图 (c) 在 400 每道次下轧 50%后 金板材的反极图 图 5（ a）和（ b）给出了点阵取向反极图和确定的孪生边界粒子形状图。图中可以看到 粒子 1、 2、 3 中孪生 的晶粒 ，在晶粒 1 中孪生的形式为 101 1展孪生 ，由孪生边界定理可知， 2、 3 晶粒孪生方式为 1101向孪生 。2、 3 晶粒由于 双向孪生 被分开，结果原始晶粒被细化成 3更细的粒子。结果表明，孪生过程中，尤其是 拉伸 和 双向孪生 ，加速晶粒细化过程。孪生 现象 可解释如下，孪生后有更多的孪生边界 产生 ，这些边界在变形过程中是位错滑移的障碍。孪生边界位错密度和取向偏差增加，在大的应变下，大角度晶界取向偏差就会发生，从而 使 晶粒细化。正如 汉弗莱斯 所述，不用考虑粒子形核机制的影响，动态再结晶主要来源于大角度晶界。但是晶粒形核和长大 是由于二次晶粒变形 和大角度晶界偏差细 化晶粒的连续动态再结晶机制作用下产生的。 图 00 每道次下轧 50%条件加工后 (a)母相和孪生的反极图和晶格取向 (b)晶粒形状，孪生边界， 扩展孪生 边界 (86 5)用红线标记， 拉伸 孪生 边界 (56 5)用绿线标记。 双向孪生 边界 (38 5)用蓝线标记 (对于在图例中颜色参考文献的解释，读者可参考本文的网络版本 ) 图 6表明， 00每道次下轧 30%条件下 三次轧制和在 400每道次下轧 50%条件下 两次轧制后细化的孪生晶界晶粒形状图。 图 6（ b）中的晶粒尺寸要比 图 6（ a）和（ c）中的都要大，表明晶粒在大下轧量和较低温度下加工得到更加细化的晶粒。事实上，小尺寸晶粒之所以能够在大的下轧量 得到 ，其原因是塑性变形所储存的能量比较高从而形核 需要有更大的驱动力和更细小的晶粒 。在低温下，软化 速 率变慢，从而产生加工硬化和更大的形核驱动力，但是这里晶粒长大也变慢。 此外，在 图 6的大晶粒中可以看到 拉伸孪生 ，孪生和 扩展孪生 ， 拉伸孪生 和孪生比 扩展孪生 要占更大的体积分数， 尤其是在高温轧制中 扩展孪生 更少。 图 6同样表明，孪生的方式由晶粒尺寸 大小 决定。在母相晶粒中晶粒尺寸超 过 20然而，在 图 6（ c）在小晶粒尺寸中几乎没有发现超过 20 正如在 图 1所示， 外，大部分晶粒的 样就不利于在 晶粒 中 产生 扩展孪生 。但是，基本 滑移仍 然是主要的塑性变形方式，这 取决于 于临界最低切应力。而且 拉伸孪生 很有可能是 粒子 的 缩 而产生 。在 图 1（ a）中 ，蓝色和绿色 粒子中的 101 向 扩展孪生 容易发生。一般 扩展孪生 将会由最初的角度转到 86，而且母 相 粒 子 会被 扩展孪生 所 取代 ， 这是由于孪生的长大的速度很快。由于新粒子的方向，在 扩展孪生 后的新孪生中只有在基平面上和 拉伸孪生 发生 位错滑移。在 1伸孪生 中，孪生粒子与母粒子存在 56的偏差定位，收缩要比 扩展孪生 更 细更 长，因此，孪生很难长大。然而，新的粒子取向更有利于扩展孪生 和 扩展孪生 后基本滑移系的位错滑移。因此，在镁合金中 101展孪生 总是紧随 1伸孪生 之后产生，即， 1101生。母相粒 子相比孪生中存在接近 38的偏差。结果，正如 图 6所示， 伸孪生 有更多的 双向 孪生。 图 (a)三 道 次在 300下轧制 后 (b)三 道 次在 400每道次下轧 30%条件下 轧制 后 (c)两 道 次在 400每道次下轧 50%条件下轧制 后 。图 6和图 5的孪生边界相同 图 伸 和双向孪生 的体积分数 如 图 7所示，孪生方式也取决于轧制温度。 图 7（ c）所示热轧后 生和 拉伸孪生 的体积分数，发现在 400每道次 下轧 30%的三次加工下 双向孪生和 拉伸孪生 的体积分数最大，然而在 300相同 每道次下轧 三次加工的体积分数最小。结果表明 拉伸孪生 和 双向 孪生在高温轧制下更容易产生，这一点是由于与基本位错滑移相比高温下的 拉伸孪生 和 双向 孪生临界最低切应力与无基本位错滑移的临界最低切应力相同 。另一方面， 101伸 和 101101向孪生由基本位置重新定位到 56和 38，因此， 伸孪生 和孪生的产生导致基本织构的弱化。 图 8是 0001）极图，与 300相比 400 有更宽 的极点分布 ，基体织构 相对 弱化。然而，由于孪生材料体积比例有限，整个织构变化就不是很显著。 图 0001)极图 (a)三 道 次在 300下轧制 (b)三 道 次在 400每道次下轧 30%条件 下轧制 (c)两 道 次在 400每道次下轧 50%条件下轧制 正 如前面所提到的，对于改善机械性能和镁合金板材的应用，细晶和 随机 纹理 是两个重要的条件。在本次研究中，粒子结构在低温轧制中 能够得到有效的细化，但是这样的条件下能够观察到在基本滑移系上更多的 扩展孪生 和位错，导致高密度的基本织构。在高温轧制下，能够产生更多的 拉伸 和孪生 ，无基本滑移也能够应用于大的塑性变形中 18，软化基体组织，这样高温轧制有利于织构的随机化，但是， 导致在给定道次下轧 和轧制温度下晶粒 的 粗化。因此，高温 大道次 的 下轧适用于 得到更优的机械性能。 图 3中 就 可以观察到 较 高 韧性 ， 这是在此基础上提供的 很好的例子。 4 结论 总而言之， 由于基本组织中最初的微结构， 在基平面上的位错滑移仍 然 是 101展孪生 发生在 且 扩展孪生 中的粒子角度由最初状态变为 86。 101伸孪生 以及 101101缩率很大，因为大多数粒子的 力。孪生也取决于最初的粒子尺寸和轧制温度，孪生在大的母相粒子观察到 ,更多的 拉伸 和孪生 能够在高温轧制下观察到。连续动态再结晶是 是在这个过程中孪生 ，尤其是 拉伸 和孪生，加速了粒子的细化过程。基本滑移和 扩展孪生 可以导致基本织构的变形，但是 拉伸 和孪生对 在本次研究中，在给定的下轧量， 00轧制要比300下要大；在相同轧制温度下， 400每道次下轧 50%条件下 要比 300 每道次下轧 30%条件下 晶粒结构和织构更加均匀，从而导电率更高。因此高温大 道次下轧 可以用来优化和改善 5 证明 得到了上海市科学技术委员会和中国基础研究项目财政支持。感激罗伯 特技术上的帮助 文献引用 6 参考文献 1 49 (2001) 4277. 2 L. 2009, p. 429. 3 g, m. 81 (2003) 11. 4 S. S. 55 (2006) 843. 5 H. E. J. E. J. J. 16 (2007) 321. 6 F. 54 (2006) 4247. 7 R. et 003, 419 422, 2003, 189 194 237 242. 8 J. et 44 (2003) 445. 9 A 158 (1992) 165. 10 of 1960. 11 39 (1967) 1422. 12 J. 62 (1938) 307. 13 L. S. 55 (2007) 3899. 14 L. B. A 423 (2006) 247. 15 M. 1995, p. 363. 16 D. 36 (1997) 173. 17 59 (2008) 562. 18 . J. 1 (2005) 1161. 2011 届毕业设计（论文）课题任务书 系：机械工程系 专业：材料成型及 控制工程 指导教师 李 理 学生姓名 周 哲 课题名称 厚板冲小孔 模具设计及有限元模拟 内容及任务 根据所给定的冲压零件产品（如左图所示），设计出冲压模具。主要内容如下： 1、绘制产品零件图。 2、绘制模具装配图。 3、绘制整套模具零件图，标准件除外。 4、编写设计说明书。 5、自选一个重要模具零件编制加工工艺路线，进行相关 计算，并编制加工工艺卡和工 序 卡。 拟达到的要求或技术指标 按照“湖南工学院毕业设计（论文）工作管理规定”，本课题设计要求及技术指标如下： （一）模具 1、保证规定的生产率和高质量产品的同时，力求成本低、寿命长。 2、模具结构设计合理，工艺性好，具有一定的创新性。 3、操作安全、方便，易于维修，便于管理。 4、在保证模具强度前提下，注意外形美观，各部分比例协调。 （二）设计图纸 1、模具绘图布局合理，视图完整、清晰，各项内容符合标准要求。 2、设计图纸应符合学校的要求，不少于 3 张 零号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含一张以上用计算机绘制的具有中等难度的 1 号图纸，同时至少有折合 1 号图幅以上的图纸用手工绘制。 （三）设计说明书 1、资料数据充分，并标明数据出处。 2、计算过程详细、完全。 3、公式的字母含义应标明，有时还应标注公式的出处。 4、内容条理清楚，按步骤书写。 5、说明书按照学校的有关规定，编写不少于 12000 字的设计说明书，同时上交电子文档。 （四）其他要求 1、查阅到 10 篇以上与题目相关的文献 2、翻译一篇本专业外文文献（ 10000 个以上印刷符号），并附译文。 进度安排 起止日期 工作内容 备注 2011 年 3 月 21 日 3 月 28 日 3 月 29 日 4 月 10 日 4 月 11 日 4 月 30 日 5 月 4 日 5 月 8 日 5 月 9 日 5 月 12 日 5 月 15 日 5 月 30 日 6 月 1 日 6 月 10 日 完成毕业设计的选题和开题报告； 进行毕业实习及调研； 进行工艺及结构设计； 绘制装配图和零件图； 对整个设计进行合理性检查； 撰写设计说明书及毕业答辩的准备； 毕业设计答辩。 主要参考资料 1陈旭娟 . 浅析冲压模具制造技术现状及发展趋势 J. 内蒙古科技与经济 . 2005,(17) 2 中国标准出版社 . 中国机械工业标准汇编冲压模具卷 M中国标准出版社 ,1998,12. 3 王立人 ,张辉 M. 北京 :北京理工大学出版社 , 2009,8. 4张成爱 . 我国模具技术与市场浅析 . 湖南冶金 3） 5 牟林、魏峥 第 2 版 )M清华大学出版社 ,2009,7. 6 肖景容 ,姜奎华 M机械工业出版社 ,2006,3. 7 梁炳文 M机械工业出版社， 2003,8. 8 冲模设计手册编写组 M机械工业版社 ,2007,3. 9 of a by 2007)150教研室 意见 年 月 日 系主管领导意见 年 月 日 湖南工学院毕业设计 (论文 )开题报告 题 目 厚板 料 冲小孔 模具设计及有限元模拟 学生姓名 周 哲 班级学号 212070342 专业 材料成型及控制工程 一、课题的目的和意义： 随着国民经济的高速发展 ,市场对模具的需求量不断增长。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制造业水平高低的重要标志 ,并在很大程度上决定企业的生存空间 。 为 迎接未来的无限挑战，在毕业之际选择一个冲压模具方面的设计论文，目的是想丰盈自 己的翅膀，为将来在工作岗位上有更好的发展而抢得先机 通过老师指导和自学有关书籍，查阅期刊，完成毕业设计。从而能够对模具有了一个更深刻地认识对其工艺分析分类结构名称以及作用等方面有个崭新的诠释。初步达到了独立完成简单模具设计的目的及对模具的自我理解。 二、 文献综述（相关课题国内外研究的现状） 从 1839 年英国成立的 司算起现代冲压模具制造技术已有 168 年的历史，但我国的冲压技术却一直是发展缓慢。 1984 中国才成立模具工业协会， 1986 年中国模具工业产值仅有 29 亿元。当时生产模具的企业也只有几千家而已。 1993 年 3 月国务院颁布了关于当前产业的改革政策要点的决定，把模具摆在了机械工业技术改造序列的第一位，确立了发展模具工业是国家的一个产业政策。 2005 年中国模具工业产值达到 610 亿元 ,增长率保持在 25%的高水平。除了国有专业模具厂外 ,广东的中外合资和外商独资模具企业现有几千家 ,乡镇企业也快速崛起 ;江苏昆山建成了模具工业群 ;浙江 宁波和 黄岩被誉为“模具之乡”。在激烈的竞争中模具的生产技术及规模也不断提高。 改革开放使得我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量 也进一步的增加。模具行业也一直以 15%左右的增速再发展。因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。 2006年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 中理工大学模具技术国家重点实验室开发的汽车覆盖件模具和级进模 海交通大学模具 内的模具企业也在充分抓住汽车工业所 带来的发展契机 ,加大设备、产品、生产规模的升级步伐 ,积极开拓国内外市场。 然而 ,与国际先进水平相比 ,中国的模具行业的差距不仅表现在精度差距大、交货周期长等方面 ,模具寿命也只有国际先进水平的 50%左右 ,大型、精密、技术含量高的轿车覆盖件冲压模具和精密冲裁模具 ,每年都需要花费大量资金进口，具体如下： 1 冲压模具 术的开发手段比较落后、技术的普及率不高 ,应用不够广泛，仅有约 10%的模具在设计中采用了 术 ,距抛开绘图板还有漫长的一段路要走 ;在应用也才 刚刚起步 ,在应用 由于缺乏先进适用的制造装备和工艺设备 ,只有 5%左右的模具制造设备被应用于这项工作。 2 精密加工设备在模具加工设备中所占比重较低，工艺设备落后 ,直接影响国产模具质量的提高。由于现代工业的发展使产品更新换代加快 ,对模具的需求量加大。但是 ,我国模具工业现有生产能力只能满足需求量的 60%左右 ,大部分模具厂的模具加工设备陈旧 ,在役期长、精度差、效率低 ,还不能适应国民经济发展的需要。 3 生产冲压模具的专用技术尚未成熟 ,大多仍还处于试验摸索阶段如模具的表面涂层、表面热处理技术、导向 副润滑技术、型腔传感及润滑技术、去应力技术、抗疲劳及防腐技术等未完全形成生产能力 ,走向商品化。一些关键、重要的技术缺少知识产权的保护。 4模具标准件标准化程度及使用覆盖率较低在汽车制造业中被大量使用的模具是冲压模。5年来 ,汽车模具标准件的使用覆盖率尽管有了较大增长 ,已从 20世纪末的 25%30%提高到目前的 45%左右。但这种增长距国际先进水平 (一般在 70%以上 ,中小模具在 80%以上 )差距还很大。这是汽车模具交货期长 ,也是我国成为模具进口大国的重要原因之一。 为了促进我国冲压模具技术的发展 ,从计算机技术、先进 加工技术及装备、其它新技术与冲压模等方面分析了我国冲压模具的技术现状。结果表明 :经过几十年的发展 ,我国的冲压模具总量位居世界第三位 ,加工技术装备基本已与世界先进水平同步。以汽车覆盖件为代表的大型、复杂、精密冲压模 ,用 靠高速、精密的加工设备生产 ,用新型研磨或抛光代替传统的手工研磨抛光 ,提高模具质量。这些都代表了冲压模具发展的趋势。 总之，我国将成为世界装备制造业的基地。而在现代制造业中 ,无论哪一行业的工程装备 ,都越来越多地采用由模具工业提供的产品。尤其近年来我国汽 车工业的超高速发展 ,给模具行业带来了无限商机。为了适应用户对模具制造的高精度、短交货期、低成本的迫切要求 ,模具制造企业正广泛应用现代先进制造技术来提升竞争实力 ,来满足各行各业对模具这一基础工艺装备的迫切需求。展望未来 ,赶超世界模具制造技术的先进水平尚需我们做出不懈的努力 ! 三、 采用的设计方案（基本理论）与技术路线 1、设计方案（基本理论） 这次设计该零件加工主要涉及到了冲孔 工序内容 ，所以我们必须设计一个冲孔模。由于该零件属于大批量生产，工艺性较好并且需要一次冲出一个小孔。这里主要 采用多孔冲裁压角复合模，并配有自动送出件杠杆机构以提高生产效率。最后 为了避免自动送出件机构运动过程中与模具发生干涉，可在三维软件 和 设计自动送出件机构，然后模拟其运动过程，观察二者是否相互干涉，如果有干涉现象发生应该及时更改，精确完成设计任务。 因给定的设计参数中对零件尺寸公差没有什么特殊的要求，故此可按 工件外形规则很适应冲裁加工。由于该模具为多凸模冲孔模，所以将凸模设计为阶梯形布局，即将凸模做成不同高度，使各凸模冲裁力的最大值不同时出现，从而减少总冲裁力。当几个凸模直径相差悬殊，而相距又很近时，为了提高模具寿命，避免小直径凸模由于承受材料流动挤压力的作用而产生折断或倾斜，一般把小凸模做短些。阶梯形布局的凸模高度差取决于材料厚度。 此外，压角力较大，压角与冲孔工序也应阶梯式冲出。 该零件属于大批量生产，工艺性较好。 为了提高生产效率可以设计安装一个自动送出件机构。 在自动送出件机构设计当中，要求所设计的平面连杆机构不仅能实现预定的运动，而且还要使传递的动力尽可能发挥有效的作用。一般情况下，压力角越小，对机构工作越有利 。机构运动中，在某一特定点，整个机构处于静止状态这种位 置成为机构的死点，一般应避免但也可以利用它实现一定的工作要求。同时，使机构与压力机滑块的联接容易，机构调整较方便。应用平面连杆机构以及推板装置，能够实现较大的送料行程，该机构的运动特性与压力机滑块的运动特性相关，送进的初始与结束阶段速度较慢，符合冲压生产的需要。适于大批量生产。此设计应该先确定自动机构的工作过程。其工作过程如下：当压床滑块上行时，制件被凸模带起。出件机构在上底板和连杆的带动下向冲模中心移动，同时送件机构在上底板和连杆的带动下绕轴向上转动，预先放置在其上面的工件就向冲模中心滑动，直到碰到限位角 钢时为止。当压床滑块接近上死点时，制件被由退料板、推销、推板、推杆组成的退料机构推下后沿出件机构滑出。出件机构侧面由导轮导正，并在导轮上滑动。退件机构也自冲模中心位置退出，当压床滑块到下死点时，完成对工序件的冲孔和压角工作。此过程是送出件的关键。 2、 可能存在的问题 第一，因为此模具带有自动送出件机构，则自动送出件机构与模具各自设计的尺寸误差，可能造成干涉现象。 第二，由于工件较厚（ t= 在冲孔过程中凸模可能在下压过程或者冲孔完毕卸料时失效发生断裂。 四 、设计任务书 1、课题名称 厚板冲小孔 模具设计 及有限元模拟 工件成形后的形状如图 : 材料为 普通碳素钢 厚 寸精度要求 为 形状精度要求高。 2、 设计内容与步骤 1) 根据题目要求，分析冲压件的形状特点、尽寸大小、精度要求及所用材料是否符合冲压工艺要求，然后确定适合于 工厂具体生产条件的最经济合理的工艺方案。 2) 根据所确定的工艺方案和冲压件的形状特点、精度要求、生产批量、模具制造条件、 操 作方便及安全的要求，以及利用现有通用机械化、自动化装置的可能，选定冲模类型及结构型式，绘制模具结构草图。 3) 在最经济的原则下，决定毛坯的形状、尺寸和下料 方式。 4) 计算冲压力、模具压力中心、模具各主要零件 (凹模、凸模固定板、垫板、凸模 )的外形尺寸，凸、凹模工作部分尺寸和间隙，以及卸料橡胶或弹簧的自由高度等。 5) 选择压力机并把所选用的压力机的类型、型号、规格确定下来。 6) 根据上述分析、计算及方案论证后，绘制模具总装配图及零件图。 7) 通过 析材料变形过程中的变形行为与工艺参数。 8) 撰写设计说明书； 9) 所有设计文档、资料的整理、收尾、答辩。 3、绘图任务 （ 1） 模具总装配图 （ 2） 模具零件图 （ 3） 模 具总成三维图（可选） （ 4） 模具主要零件三维图（可选） 五 、设计过程进度计划 （ 1）第五周：完成以上设计内容中的“ 1” （ 2）第六周：完成以上设计内容的“ 2” （ 3）第七八周：完成以上设计内容的“ 3” （ 4）第九十周：完成以上设计内容的“ 4 （ 5）第十一、十二周：完成以上设计内容中的“ 6 （ 6）第十三、十四周：完成以上设计内容中的“ 8” （ 6）第十五周：完成以上设计内容中的“ 9” 指导教师批阅意见 指导教师 (签名 )： 年 月 日 2011 届毕业设计说明书 题 目 厚板料冲小孔模具设计及有限元模拟 系 、 部： 机械工程系 学生姓名： 周 哲 指导教师： 李理 职称 讲 师 专 业： 材料成型机控制工程 班 级： 0703 班 完成时间： 2011 年 6 月 摘 要 本文详细地阐述了 厚板料冲小孔 模具的设计及有限元模拟过程。首先简明叙述了现代国内外模具 发展概况， 通过有限元模拟分析模具可能出现的问题 ， 然后重点设计了冲裁模具中相关部件，如凹凸模、模架设计以及压力机选择，并对冲压材料性能进行了分析。 最后 根据冲裁件的产品数量要求，以及结构要求，设计出来整套模具。整个设计过程都是用 整个模具设计过程简单明了。 利用 模具设计和成型工艺的指定提供参照依据。 在设计过程中首先使用 后在设计，最后导入 析工件上选取点的应力、应变以及应变速率等相关因素 ， 从而完成模具的整体设计以及有限元模拟，对直接指导生产有一定的意义。 关键词 ： 厚板料 ；冲小孔；参数化设计 ；有限元模拟 he of a on in by to on of in as of to of of we of We AD in of to we to of AD in D D to of be to 目 录 1 前 言 . 1 具行业发展的现状 . 1 国模具发展的现状 . 1 数化技术及有限元模拟慨述 . 2 2 工件成型工艺性分析 . 5 钉块二维图 . 5 构特征分析及成型工艺性分析 . 5 构特性分析 . 5 型工艺性分析 . 6 裁件材料的基本性能 . 6 3 厚板冲小孔有限元模拟及其相关分析 . 8 限元模拟及厚板冲小孔概述 . 8 限元模拟 . 8 板冲裁模拟概述 . 8 属弹塑性大变形的有限元模拟 . 9 料断裂准则及断裂模拟 . 10 限元网格重划分 . 11 入 相关准备 . 11 裁加工模拟的建模 . 12 处理 . 13 拟过程线框图 . 15 处理器 . 15 拟结果及讨论 . 17 结论 . 18 4 模具 结构设计 . 19 算冲压力 . 19 裁力 . 19 料力及推料力 . 19 冲压力 . 20 裁间隙 . 20 凹模工作部分尺寸与公差 . 20 孔凸模的结构设计 . 22 孔凸模的长度尺寸 . 22 孔凸模工作部分结构如下图 . 22 孔凸模的强度校核 . 23 模的结构设计 . 23 模板的材料，外形和尺寸 . 23 模板的厚度 . 23 模板上孔壁的最小尺寸 . 23 模工作部分结构图 . 24 5 冲压成形工艺与设备 . 25 压工艺方案及模具形式的确定 . 25 序的确定 . 25 具形式的确定 . 25 压设备的确定 . 25 格选用原则 . 25 备及相关模架确定 . 26 力机确定及其参数 . 26 架相关确定 . 27 具整体设计形式 . 32 6 填写冲压工艺卡和编写技术文件 . 35 参考文献 . 37 致 谢 . 38 1 1 前 言 具行业发展的现状 模具行业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。模具技术水平的高低，决定 着 产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志 。 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求 ， 市场需求量维持在每年 600 亿至 650 亿美元 ， 同时 ， 我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年 ， 我国模具产业总产值保持 13%的年增长率 ( 据不完全统计 ， 2004 年国内模具进口总值达到 600 多亿 ， 同时 ， 有近 200 个亿的出口 ) ， 到 2005 年模具产值已达 650 亿元 ， 模具及模具标准件出口 2005 已达到 2 亿美元左右。单就汽车产业而言 ， 一个型号的汽车所需模具达几千副 ， 价值上亿元 ， 而当汽车更换车型时约有 80%的模具需要更换。 2003 年我国汽车产销量均突破 400 万辆 ， 2004 年产销量各突破 500 万辆 ， 轿车产量将达到 260 万辆。另外 ， 电子和通讯产品对模具的需求也非常大 ， 在发达国家往往占到模具市场总量的 20%之多。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。日前 ， 据第十一届中国国际模具技术和设备展览会主办方之一的中国模具工业协会透露 ， 我国模具行业的生产企业和职工总数在世界上的排名已跃居第一 ， 生产销量排名世界第三。有关资料显示 ， 在我国 ， 模具直到 1987 年才正式成为一个行业 ， 与世界发达工业国家的模具业相比 ， 我国模具业的起步要晚几十年 ， 但近 20 年的努力发展取得了长足的进步。 国模具发展的现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得 2 到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 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国产品制造水平的重要标志和发展程度的标志之一。 目前，我国的模具技术有了很大发展，模具的精密度、复杂程度和寿命都有很大提高。如，主要的汽车模具企业已能生产大型、精密的轿车覆盖件模具；体现高水平制造技术的多工位级进模的覆盖面增加；塑料模热流道技术日渐成熟，气体辅助注射技术开始采用；压铸工艺得到发展。此外， 术得到广泛应用，高速加工、复合加工等先进的加工技术也得到进 一步推广；快速原型进展很快；模具的标准化程度也有一定提高。但是，由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比差距任然不小。 在总量供不应求的同时，一些低档塑料模具已供过于求，市场竞争激烈；一些技术含量不太高的中档塑料模具也有一些趋向于供过于求，然而 精密加工设备还很少， 一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍大量进口。 许多先进的技术如技术的普及率还不高， 我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比，还存在很多方面的问题。 现在国外发达国家模具标准化程度为 70 80，而我国只有 30 左右。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期 25 40，并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。现在应用模具 术设计模具已较为普遍，随着通用机械 料注射模 上世纪 60 年代基于线框模型的 统开始 ， 到 70 年代以曲面造型为核心的 统， 80 年代实体造型技术的成功应用， 90 年代基于特徵的参数化实体 /曲面造型技术的完善，为塑料注射模采用 术提供了可靠的保证。目前在国内外巿场已涌现出一批成 功应用于塑料注射模的 且通过推广使用模具标准件，实现了部分资源共享，这样就大大减少模具设计的工作量和工作时间，对于发展 术、提高模具的精密度有重要意义。 因此， 模具成为 国家重点鼓励与支持发展的技术和产品 。 现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。 数化技术及有限元模拟慨述 参数化技术 是当前 术重要的研究领域之一，通过改动图形某一部分或某几部分的尺寸，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现尺寸对图形 的驱 3 动。在设计过程中，系统自动地捕获用户的设计意图，并把各个设计对象以及对象之间的关系记录下来，当用户修改图纸中的设计参数时，系统能够自动地更新图纸，使图纸中反映用户设计意图的设计对象之间的关系依旧可以维持。参数化设计技术以其强有力的草图设计 、尺寸驱动修改图形功能，极大地改善了图形的修改手段，提高了设计的柔性，在慨念设计、初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较、动态设计、实体造型、装配、公差分析与综合、机构仿真、优化设计等领域发挥着越来越大的作用，并体现出很高的应用价值，能否实现参数化目前已成为评价 合了零件设计、产品组合、模具开发、 金件设计、铸造件设计、自动量测、机构仿真、应力分析等功能于一体。是塑料模具实现参数化的一个必备的软件。 E 是 门用来建立各种标准模架及模具标准件和滑块、斜销等附件，能够建立冷却水管，能够自动产生模具工程图和明细表，还可以模拟模具开模过程进行动态仿真和干涉检查，并可将仿真结果输出成视频文件，是个功能非常强大且使用非常方便的模 具设计工具。 形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析 ， 适用于热、冷、温成形 ， 并提供极有价值的工艺分析数据。如 :材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。 不需要人工干预 ， 全自动网格再剖分 ;前处理中自动生成边界条件 ， 确保数据准备快速可靠 ;单步模具应力分析方便快捷 ， 适用于多个 变形体、组合模具、带有预应力环时的成形过程分析 ;材料模型有弹性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定义类型 ;实体之间或实体内部的热交换分析既可以单独求解 ， 也可以耦合在成形模拟中进行分析。这些特点使 3 拟处理器和后处理器三大模块组成。 前处理器 前处理器包括三个子模块数据输入模块 ， 便于数据的交互式输入 ， 如 : 初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程以及摩 擦系数等初始条件。网格的自动划分与自动再划分模块。数据传递模块 ， 当网格重划分后 ， 能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递 ， 从而保证计算的连续性。 模拟处理器 4 真正的有限元分析过程是在模拟处理器中完成的 ， 行时 ， 首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线形方程组 ， 然后通过直接迭代法和 求解的结果以二进制的形式进行保存 ， 用户可在后处理器中获取所需要的结果。 后处理器 后处理器用于显示计算结果 ， 结果可以是图形 形式 ， 也可以是数字、文字混编的形式。可获取的结果可为每一步的有限元网格 ; 等效应力、等效应变以及破坏程度的等高线和等色图 ;速度场 ; 温度场 ; 行程载荷曲线等。此外用户还可以列点进行定点跟踪 ， 对个别点的轨迹、应力、应变、温度等进行跟踪观察 ，并可根据需要抽取数据。 5 2 工 件成型工艺性分析 钉块二维图 图 1 钩锭块二维图 构特征分析及成型工艺性分析 构特性分析 该塑件为钩锭块，其二维图尺寸如图 示，工件的壁厚为 为大批量生产，材料为 型工艺性一般，尺寸较小，厚度较厚，批量较小，属普通冲压件。 6 型工艺性分析 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性。冲裁件的工艺性是否合理，对冲裁件的质量、模具寿命和生产率有很大影响，在一般情况下，对冲压件工艺性影响最大的几何形状尺寸和精度要求。良好的冲压工艺性应能满足材料较省、工序较少、模具加工较容易、寿命较高、操作方便及产品质量稳定等要求。 该冲裁件工艺性分析如下： （ 1） 此冲裁件的形状不规则，尺寸较小，厚度较厚，批量较小，属普通冲压件； （ 2） 此冲裁件的外形转角处都有适当的圆 角，这样可以延长模具寿命，此冲裁件标出了冲裁边的交角； （ 3） 此冲裁件孔到零件边缘的距离都符合要求，能够使模具强度和制件质量达到要求 ； （ 4） 此冲裁件孔 R=头须有一定的凸模强度和稳定性； （ 5） 此冲裁件精度采用 （ 6） 此冲裁件的平面度和直线度的公差等于被测表面最大轮廓尺寸的 （ 7） 此普通冲裁件的孔壁的表面粗糙度值为 刺高度要求不大于 许有严重开裂； （ 8） 由于冲切对象上一道的落料工序为了延长模具寿命，采用大间隙，会使得工件边缘的塌角较大。这样一来，在冲 孔时，容易使得冲头在接触工件塌角表面后打滑，显著降低冲头的稳定性。 综上所述，该锭钩块冲小孔工序的工艺性较差，在模具结构上应该尽量保证模具的结构刚性、模具工作部件的夹装牢固，同时应该允许一定的冲头的报废率。 裁件材料的基本性能 普通碳素结构钢 ，屈服 极限 235右， 并会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小。由于含碳适中，综合性能较好，强度、塑性和焊接等性能得到较好配合，用途最广泛。常轧制成盘条或圆钢、方钢、扁钢、角钢 、 工字钢 、 槽钢 、窗框钢等 型钢 ，中厚钢板。 大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架、高压输电铁塔、桥梁、车辆、锅 炉、容器、船舶等，也大量用作对性能要求不太高的机械零件。 C、 D 级钢还可作某些专业用钢使用。 （ 1） 下面是在对应条件下 的化学成分，力学性能以及许用应力 7 表 1 钢的化学化学成分 (%) C P S 表 2 钢板的力学性 能 板厚（ b( s( s(%) 2 3 375 500 235 20 3 21 4 22 4 16 375 500 235 25 表 3 钢板 在下列温度下的许用应力（ 板厚（ 20 ( ) 100() 150() 200() 250() 3 4 113 113 113 105 94 16 113 113 113 105 94 8 3 厚板冲小孔有限元模拟及其相关分析 限元模拟及厚板冲小孔概述 限元模拟 随着冲压技术的快速发展及其应用范围的不断扩大 ， 许多结构零件、受力构件等采用厚钢板冲制而成 并降低生产成本 。 但是厚钢板冲裁时 ， 特别是 t4， d/t 冲孔 ， 由于冲头受力条件恶劣 ， 在设计、制造、使用过程中的各种原因都可能导致冲头弯曲、崩刃、折断、磨损严重使模具寿命过低以致于无法实施生产 ， 模具寿命是衡量模具技术和经济水平的重要指标 ， 大幅度提高模具寿命是我国模具工业发展中的一个重要内容 。 综合借鉴国内外大量技术资料的基础上 ， 针对工厂中常用的厚板材条件下(41930 3080 80120 120180 180260 260360 050 360500 500 表 6得 0 . 0 2 0 ; 0 . 0 2 0m m m校核间隙 因为 ,i nm a x 说明所取凸，凹模公差满足 ,m a x 这个条件 查表 1得 X=冲孔计算公式如下： 0m i n() （ 10） m i n 0()d z （ 11） 式中 冲孔凸模刃口设计尺寸 );(d 冲孔凹模刃口设计尺寸 );( 22 工件孔允许最小尺寸 ).(孔凸模的结构设计 选用圆柱头直杆圆凸模，材料为高速工具钢 冲孔凸模的长度尺寸 冲孔凸模的长度尺寸可按模具的具体结构确定，同时要考虑凸模的修 边 模量及固定板与推板之间的安全距离等因素。 采用弹压方式的凸模长按下式计算： （ 12） 式中 1h 凸模固定板厚度 );(4h 卸料板厚度 );( 预压状态下卸料橡皮厚度 () H 为自由状态下橡皮的厚度，详见课本第九节卸料装置弹性元件的设计与选用。公式中的 凸模端面缩进卸料板的距离。 由模架资料得 14552 2 ;5;1 7 1 8 ; 1 7 . 5h m mh m mh m m h m m取2 2 5 1 7 . 5 0 . 2 ( ) 4 4 . 3L m m m m 孔凸模工作部分结构如下图 图 13 冲孔凸模工作部分结构形式 23 孔凸模的强度校核 从一般的实际经验可知，一般凸模的强度是足够的，没有必要进行强度校核。只有当凸模特别细长，或凸模的截面尺寸相对于板厚很小时，才进行了强度校核。凸模强度校核包括抗压能力和抗纵向弯曲能力两个方面的内容。故此凸模没必要进行强度校核。 模的结构设 计 模板的材料，外形和尺寸 根据毛坯工件的材料，外形结构，材料选为高速工具钢 形采用矩形凹模板，凹模板取矩形是比较合理的，模具商店出售的凹模板毛坯也都是矩形的。 模板的厚度 凹模板的厚度主要不是从强度需要考虑的，而是从连接螺钉旋入深度与凹模刚度的需要考虑，凹模的厚度一般不小于 10别小型的模具可取 8着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应的增大，整体凹模板的厚度可由下列经验公式估算： )( （ 13） 式中 F 冲裁力（ N）； 1K 凹模材料修正系数，合金工具钢取 11 K ，碳素工具钢取 K 2K 凹模刃口周边长度修正系数，见表（ 3）。 表 7 凹模厚度按刃口长度修正系数 数 系数值 刃口长度 )(500 修正系数 2K 1 31 . 3 1 0 . 1 1 3 1 . 4 2H m m 模板上孔壁的最小尺寸 此凹模板用螺钉与上模座连接，并用销钉与之定位，从保证凹模强度考虑，对这些孔到凹模板边缘与刃口边缘以及这些孔之间的距离都加以限制。 24 （ 1)螺孔中心到凹模板外缘尺寸 因为凹模板是矩形的，故螺孔中心到凹模板外缘不等距时 ，则允许最小值 ;1 （ 14） （ 2） 销钉中心到凹模板外缘尺寸 圆柱销孔中心到凹模板外缘的距离应保证打入圆柱销时孔壁最薄弱处不产生变形。否则，轻者造成圆柱销松动，使定位不精确，严重可能胀裂销孔。销孔中心到凹模板外缘允许的最小距离 l 可按表 4控制 。 表 8 销孔中心到凹模外缘最小距离 l 参数 数值（ d 3 4 5 6 8 10 12 16 20 l 6 7 8 9 11 12 15 16 20 注： d 为销孔直径。 模 工作部分结构图 图 14 冲孔凹模工作部分尺寸 25 5 冲压成形工艺与设备 压工艺方案及模具形式的确定 根据此冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果 序的确定 其基本工序只有冲孔一道，即冲小孔，但是材料厚度较厚，这种冲孔 已不是一个简单的剪切过程，而是通过凸模将材料挤压到凹模孔内再剪切的过程。在挤压开始时，冲孔废料部分被挤向孔的周边，开模后，被挤向周边的材料回弹将凸模咬死；另外，由于孔的形状，大小及周边孔的影响，使得孔边沿部分材料变形不一致，或者孔冲穿后，压力机机身回弹产生的横向力迫使上下模错动而导致凸模折断。因此，要保证厚料冲小孔过程的连续进行，就必须提高凸模工作时的强度和刚性，同时还要保证整个模具的刚性和稳定性。 具形式的确定 制件厚度较厚，采用刚性开式双柱可倾压力机卸料装置，它还可对冲孔冲头起保护作用 ，为方便操作和取件，采用 2个定位销及两个螺钉定位。 压设备的确定 格选用原则 确定压力机的规格时应遵循如下原则： （ 1） 压力机的公称压力必须大于冲压工序所需压力，当冲压工作行程较长时，还应注意 在全部工作行程上，压力机许可压力曲线应高于冲压变形力曲线。 （ 2） 压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压工序完成后能顺利地从模具上取出来。对于拉深件，则行程应大于工件高度两倍以上。 （ 3） 压力机的行程次数应符合生产率和材料变形速度的要求。 （ 4） 压力机的闭合高度、工作台面 尺寸、滑块尺寸、模柄孔尺寸等都应能满足模具的正确安装要求。对于曲柄压力机，如图 2示，模具的闭合高度与压力机的闭合高度之间要符合以下关系 H 模 +0（ 15） 26 式中 H 模 模具的闭合高度 （ 压力机的最大闭合高度 （ 压力机的最小闭合高度 （ 压力机的垫板厚度 （ 备及相关模架确定 力机确定及其参数 由上述规格初选压力机型号规格为开式双柱可倾压力机 823J 。 表 9：双柱可倾压力机 数 数值 标准行程次数（不少于） 60 固定行程 130 调节行程 130 12 标准行程次数 60 固定台可倾最大闭合高度 380 活动台位置最大闭合高度 240合高度调节量 100 工作台尺寸左右 800 工作台尺寸前后 540 工作台孔尺寸左右 380 工作台孔尺寸前后 210 工作 台孔尺寸直径 260 模柄孔尺寸 30 70 工作台厚度 100 27 架相关确定 表 10 所选模架资料各参数 模具零件 尺寸（ 导套 80 50 6 固定板 80 50 6 凹模 固定 板 80 50 21 卸料板 80 50 5 定位板 80 50 5 上垫板 80 50 6 螺钉 46 圆柱销 12 70 卸料螺钉 12 55 圆柱销 12 90 下模座 196 152 30 定位板 80 50 5 冲头固定座 80 45 20 圆柱销 12 60 （ 1） 定位板 的 材料选择材料及 表面粗糙度 定位板一般选用 45号钢、不需要进行热处理。 上、下表面应磨平，并与凸模、凸凹模形孔要垂直。其上、下表面应加工成 m ，其余部分加工成 m 。 其结构如图所示 图 15 定 位板结构图 （ 2） 凹模 垫板的结构设计 1） 垫板的外形尺寸 垫板的外形尺寸按凸模固定板外形尺寸来决定，基本相同。一般分矩形垫板和圆形垫板两种，在国标中均有规定，可根据所选模具规格与固定板相同。 垫板的厚度应为 3 10垫板的厚度为 6 28 2） 垫板的材料及热处理 制作垫板的材料用 火硬度为 48 52 3） 垫板平面的质量要求 淬火后的垫板，上、下平面应磨平，不准有凹坑及变形现象。其上下表面粗糙度 m ，其余为 m 。 其结构图如下图所示 图 16 凹模垫板 （ 4） 螺钉和销钉的选用 冲模中，螺钉和销钉都是标准件。螺钉主要起拉紧、连接冲模零件，而使之成为一个单独的整体的作用，而销钉则起定位作用，设计冲模时，对螺钉及销钉的选用，应遵循如下的原则： 1） 螺钉最好选用内六角螺钉，其优点是紧固牢固，外形美观。 2） 销钉采用圆柱形。一套模具内，销钉一般应不少于两组。 3） 螺钉一般用 45 号钢制成，其头部淬火硬度应为 35 40销钉选用 8钢加工而成，淬火硬度要求 48 52 4） 销钉的表面粗糙度应在 m 。 5） 在设 计上，同一块板上销钉孔与螺钉孔距离不应太小，以防降低强度。 6） 内六角螺钉的过孔尺寸 7） 销钉与销孔配合精度应加工成 H7/度。 8） 螺钉拧入基体内深度和圆柱销配合深度应满足如下： 拧入深度 对于钢 （ 对于铸铁 （ 式中 螺钉直径（ 螺钉拧入最小深度（ 最小窝座深度 29 （ 式中 螺钉直径（ 最小窝座深度（ 圆柱销最小配合深度不能低于圆柱销直径的两倍，即 2 （ 式中 圆柱销与基体配合深度（ 圆柱销直径（ 9） 根据国标选用 内六角圆柱头螺钉（ 上模板 螺钉 规格 d=称长度 L=46能等级为 面氧化的 螺钉 10 46 下 模板螺钉 规格 d=称长度 L=75能等级为 面氧化的 螺钉 10 46 10） 根据国标选用 淬硬钢圆柱销（ 公称直径 d=10、公差为 称长度 L=46料为钢、普通淬火（ 表面氧化处理的圆柱销的标记： 销 6 26 （ 5） 采用 推件 卸料型式 1） 卸料板材料的选用 卸料板选用 45号钢制造。卸料板不需要淬硬处理。 2） 卸 料板形状确定 选用圆形的卸料板，可在国标规定范围内选取。 由实用模具技术手册书中表 11料板厚度，当冲裁件厚度 t=2卸料板厚取 6 3） 卸料板表面粗糙度 卸料板的上、下装合面，要求表面粗糙度为 m ，其余为 m 。 4） 卸料板的形孔设计 卸料板的成形孔形状，基本上与凹模孔相同。因此，在加工时，一般与凹模配合加工。但在设计时，卸料孔应按下述原则： 卸料孔不作导向时，弹性卸料板与凸凹模应按 H7/应保证，在卸料力的作用下，应不使工件和废料 被拉进间隙内为准。 结构形式如下所示： 30 图 17 卸料板 1） 模座沉孔深度的计算 卸料螺钉沉孔的深度（模座沉孔）是控制卸料板行程终点位置的尺寸。卸料时，要使卸料板高出凸模（凸凹模）刃口平面 卸料螺钉沉孔的深度 h1=h+h + 5（ （ 16） 式中 h 螺钉头部高度（ h 卸料板工作行程，一般取 h =t+1， 凸模预计总刃磨量， 10板料厚度大时 取大值； 3模经刃磨后，在重新安装弹压卸料板时，在螺钉头部应加垫圈，其厚度为刃磨量。 2 推件装置的结构型式 推件装置是将冲压后的工件，从工作部位顶出模外，以便于下一次冲裁。推件装置的结构型式由所冲条料的薄厚程度等来确定。 根据被冲裁件的厚度为 用刚性推件装置。它是利用顶杆直接在压力机滑块作用下推出推件器。 推板及推件器一般选用 45 号钢、热处理 40 45杆材料和打杆材料均选用 45 号钢，前者热处理
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