毕业论文-轿车后保险杠内支撑架冲压工艺及模具设计

毕业设计（论文）设计说明书题目轿车后保险杠内支撑架冲压工艺及模具设计专业机械设计制造及其自动化班级08级机械制造2班学生指导教师重庆交通大学2012年前言模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。我国的模具行业近年来发展很快，据不完全的统计，目前模具生产厂点共有2万多家，从业人员50万人，全年模具产值约360亿元，总量供不应求，出口约2亿美元，进口约10亿美元。当前，我国模具行业的发展具有以下特征大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于行业总体发展水平，塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加就快；“三资”企业及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最集中的省份是广东和浙江，其模具产值约占全国中产值的60以上。我国的模具总量虽然已位居世界第三，但设计制造的水平总体落后于德、美、日、法、意等发达国家，模具的商品化和标准化程度总体低于国际水平。随着工业产品质量的不断提高，冲压产品生产正呈现多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的变化特点，冲压模具正向高效、精密、长寿命、大型化方向发展。为适应市场变化，随着计算机技术和制造技术的迅速发展，冲压模具设计与制造技术正由手工设计、依靠人工经验和常规机械加工技术向以计算机辅助设计（CAD）、数控切削加工、数控电加工为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术转变。冲压成形理论及冲压工艺加强冷冲压变形基础理论的研究，以提供更加准确、实用、方便的计算方法，正确地确定冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决冷冲压变形中出现的各种实际问题，进一步提高冲压件的质量。研究和采用新工艺，如精冲工艺、软模成形工艺、高能高速成形工艺、超塑性成形工艺以及其它高效率、经济成形工艺等，进一步提高冷冲压技术水平。值得特别指出的是，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，即利用有限元等数值分析方法模拟金属的塑性成形过程，通过分析数值技术结果，帮助设计人员实现优化设计。进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上，如旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的飞跃现代冲压生产是种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式巾初期的手工操作逐步进化为集成制造。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经满足冲压生产的发展方向。冲压模具是应用最广泛的模具品种之一，是模具设计与制造专业的一门主干专业技术课。根据模具技术发展对工程技术应用性人才的实际要求，采用系统观点和并行工程的思想，将理论知识的传授与模具设计和制造的实践相结合，做到基础理论适度，突出专业知识的实用性、综合性和先进性。培养学生从事冲压模具设计与制造工作能力为核心，将冲压成形加工原理、冲压设备、冲压工艺、冲模设计与冲模制造有机融合，实现重组和优化，采用多种素材和媒体手段，系统地分析了各类冲压工序的成形规律、成形工艺设计与模具设计，同时相应介绍各类冲压模具零件的不同加工方法、加工工艺及装配方法，并配以综合实例说明。目录摘要IABSTRACTII第一章绪论111本课题的研究目的及意义112本课题国内外研究现状1121国内的研究现状1122国外的研究现状2123发展趋势3124设计相关的背景知识413研究的重点5131设计重点涉及的方面5132本课题拟解决的关键问题514本论文的主要研究内容与思路5第二章设计任务及产品图7第三章零件的工艺性分析和方案的拟定931零件的工艺分析932工艺方案的拟订9第四章主要工艺参数的确定1141工件外形毛坯的设计1142排样和材料利用率的计算11421排样方法的确定11422确定搭边值1343压力中心计算与确定1444冲压力的计算15441落料力的计算15442切边力的计算17443冲孔力的计算1845间隙的影响2146凸、凹模工作部分尺寸和公差计算2347零部件的设计2948设备的选用3349模架的选用35第五章模具装配的设计3751导柱、导套的固定3752上、下模座的设计3953模具模柄的设计42第六章模具总体结构及工作过程4361模具装配的技术要求4362模架的装配4463总装44631技术要求4464试模4565使用要求46第七章结论与展望47致谢48参考文献49摘要模具工业是国民经济的基础工业。在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、挤压成形、塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，使坯料成形加工成符合产品要求的零件。许多产业部门如机电、汽车、家电轻工、电器仪表、通讯、军械等的发展依赖于模具工业的技术提高和发展。我国对模具工业的发展十分重视，国务院于1989年就将模具技术的发展列为机械行业的首要任务。充分说明了模具工业的基础性和重要性。本课题是针对轿车后保险杠内支撑架冲压工艺及模具设计进行分析设计，即冲压模具设计。零件形状较为复杂，且为一个对称零件。根据对零件的加工工艺及结构特点，设定一下工艺步骤1落料2成形3切边4冲孔本课题通过分析了轿车后保险杠内支撑架的成形工艺，根据轿车后保险杠内支撑架的结构特点和技术要求，主要设计了一个成形模。本次设计的重点涉及冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原则及热处理方法；模具制造特点、模具零件加工方法及应用等。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，了解冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。冲裁模凸、凹模技术要求及加工特点，模具装配特点。关键词模具工业，冲压模具，轿车后保险杠内支撑架，成形ABSTRACTMOLDCOMMONPUNCHINGEQUIPMENTANDWORKINGPRINCIPLE,THESELECTIONPRINCIPLESTAMPINGBASICPRINCIPLEANDLAWSTAMPINGPERFORMANCEANDCOMMONSTAMPINGMATERIALSDIEMATERIALTYPES,PROPERTIESANDSELECTIONPRINCIPLEANDHEATTREATMENTMETHODSMOULDMANUFACTURINGCHARACTERISTICS,MOULDPARTSPROCESSINGMETHODSANDAPPLICATIONSONTHEANALYSISOFTHEDEFORMATIONPROCESSANDCUTTINGBLANKINGPIECESFACTORSAFFECTINGTHEQUALITYOFBASIS,UNDERSTANDTHECUTTINGPROCESSCALCULATION,PROCESSSCHEMEFORMULATEDANDPUNCHDIEDESIGN,SURE,THEBLADEGAPSIZECALCULATIONPRINCIPLEANDMETHOD,LAYOUTDESIGN,CUTTINGFORCEANDPRESSURECENTERCALCULATION,CUTTINGTECHNOLOGYANALYSISANDPROCESSINGPLANMAKING,CUTTINGTHETYPICALSTRUCTURE,SPAREPARTSDESIGNANDDIESTANDARDAPPLICATION,PUNCHDIEDESIGNMETHODSANDSTEPS,ETCPUNCHDIECONVEX,CONCAVEDIETECHNOLOGYREQUIREMENTSANDPROCESSINGCHARACTERISTICS,THEMOLDASSEMBLYCHARACTERISTICSKEYWORDSMOLD进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。2高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。3模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。4电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工像数控铣一样，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。5提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30左右。国外发达国家一般为80左右。6优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。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应发展工艺先进的气相沉积THIN、TICK等、等离子喷涂等技术。7模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。8模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合配有随行定位夹具或定位盘有完整的机具、刀具数控库有完整的数控柔性同步系统有质量监测控制系统。124设计相关的背景知识模具是工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。冲压模具在冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。冲压是在室温下，利用安装在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。冲压模具依构造可分为单工程模、复合模、连续模三大类。前两类需较多人力不符经济效益，连续模可大量生产效率高。同样，设计一套高速精密连续冲模，也要对你所生产的产品包含所有用冲压加工出来的产品，富士康集团主要有端子、电脑机壳以及连接器上用的小五金及目前的手机零件等等。设计连续冲模需注意各模组之间的间距、零件加工精度、组立精度、配合精度与干涉问题，以达到连续模自动化大量生产的目的。13研究的重点131设计重点涉及的方面本次设计的重点涉及冲压和冲模概念、冲压工序和冲模分类；常见冲压设备及工作原理、选用原则；冲压成形基本原理和规律；冲压成形性能及常见冲压材料；模具材料种类、性能、选用原则及热处理方法；模具制造特点、模具零件加工方法及应用等。在分析冲裁变形过程及冲裁件质量影响因素的基础上，了解冲裁工艺计算、工艺方案制定和冲裁模设计。涉及冲裁变形过程分析、冲裁件质量及影响因素、间隙确定、刃口尺寸计算原则和方法、排样设计、冲裁力与压力中心计算、冲裁工艺性分析与工艺方案制定、冲裁典型结构、零部件设计及模具标准应用、冲裁模设计方法与步骤等。冲裁模凸、凹模技术要求及加工特点，模具装配特点。132本课题拟解决的关键问题本课题是轿车后保险杠内支撑架的设计，在明确设计任务和设计要求的前提下，仔细研究设计方案，理清设计思路，使设计过程清晰化、简洁、准确。该课题研究主要包括后保险杠内支撑架的成形工艺分析，工艺计算及设备的选用，成形工艺力计算，冲孔落料模完成冲孔工序和落料工序，该课题设计最主要的难点在于定位问题的解决和工序、排样，使用的模具各部分材料降低成本而又能保证模具的使用寿命。针对这种情况本论文分析了轿车后保险杠内支撑架的成形工艺根据零件的结构特点和技术要求，设计了一套成形模。14本论文的主要研究内容与思路针对如何改进生产方案，提高生产效率，要分析后保险杠内支撑架的结构特点和技术要求。为了完成课题的任务，对此本论文要研究的主要问题包括在下述几个方面（1）分析后保险杠内支撑架的成形工艺，以解决制件定位问题和生产效率；（2）研究工艺计算及设备的选用；主要集中在力的平衡问题工序、排样的解方案、模具制造材料成本问题等几个方面；（3）建立后保险杠内支撑架模具的设计模型；（4）后保险杠内支撑架的模具结构及工作过程；（5）后保险杠内支撑架的模具主要部件凸、凹模等重要零部件及机构的设计计算。第二章设计任务及产品图课题内容针对轿车后保险杠内支撑架零件，进行冲压工艺的制定及其模具设计，主要内容如下1、对零件进行三维建模（SOLIDWORK、CATIA、UG等软件不限）2、分析产品结构工艺性，拟定工艺方案拟定冲压工序安排方案、画出冲压工序图、画出待设计模具的排样图；3、冲压工艺计算及设计排样、材料利用率计算，刃口尺寸计算，冲压力、压力中心的计算；4、冲模结构设计确定凸凹模尺寸，选择模架类型，绘制冲模装配图，绘制冲模零件图，编写技术文件。课题任务要求1、工序图、模具装配图、非标准件零件图等绘图工作量不少于25张0号图纸；2、机械类英文资料翻译，工作量不少于三仟（3000）字；3、文献综述不少于一仟伍佰（1500）字；4、设计计算说明书不少于一万伍仟（15000）字。产品（零件）图零件名称轿车后保险杠内支撑架；零件材料HSLA350；零件厚度16MM；该零件是轿车后保险杠内支撑架，异形件。其主要尺寸如图21所示图21零件二维图图22（A）零件三维图图22（B）零件三维图第三章零件的工艺性分析和方案的拟定31零件的工艺分析该零件是轿车后保险杠内支撑架，为了固定其他零件的零件，其精度不高，属于小型冲压件，其工艺较为复杂，工步较多，其主要的工步为落料、成形、切边、冲孔，该零件虽然比较复杂，但是成对称，易于排样。冲裁工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适应性。所谓冲裁工艺性好，是指能用普通冲裁方法，在模具寿命和生产较高、成本较低的条件下得到质量合格的冲裁件。因此，冲裁件的结构对冲裁件质量、模具寿命和生产效率有很大影响。成形工艺性冲压生产中，除冲裁、弯曲、拉深等工序外，还有其他一些工序，包括校形、翻遍、缩口、胀形和起伏成形等，通常称为成形工艺。成形工艺是指用各种局部变形的方法来改变坯料或工序件形状的加工方法。它们常和其他冲压工序组合在一起，加工某些复杂形状的零件。例如校平和整形，是消除穹弯、回弹及所有不符合之间需要的多余变形，提高之间的形状与尺寸精度；而翻遍、缩口等是对某些部位按某种特定方式进行局部成形。由以上分析可知，该冲件主要冲压工序的工艺性良好。32工艺方案的拟订该零件所需的基本冲压工序为落料，成形，切边，冲孔，其工艺步骤如下落料得到所需的板料外形；拉伸成形得到该零件的基本结构切边切除多余的废料；冲孔冲出四个孔。依据以上工序，可以做出以下工艺方案。方案一先通过落料得到所需的板材毛坯，早通过成形的到所需的零件基本结构，然后切边切除多余的废料，最后通过冲孔冲出四个孔，从而得到完整的零件。方案二1、选择方形板料，进行成形加工，得到零件的基本结构；2、冲孔得到四个孔；3、切边得到完整零件。方案三1、选择合适板料，根据在同一个平面上的三个孔的位置关系，先进行冲孔得到三个孔；2、通过上步所得的三个孔进行定位，进行成形加工，得到零件基本外形；3、切边切除多余废料，得到完整零件。通过三个方案的比较，方案一通过合适的排版，运用较少的冲压步骤得到完整的材料，精确度较高，设计出的模具结构较为简单，操作方便并且能够有效的节省材料；方案二虽然前两步较为简便，但是第三步进行切边较为复杂，所需的模具数量较多，且不容易定位；方案三存在方案二同样的问题，并且在第二部进行拉伸成形时，容易产生较大变形或是材料不均匀的问题。根据以上分析，所以较为合理的工艺方案为方案一，方案一较好的完成冲压件，并具有较好的经济性。其工序如下落料成形切边冲孔第四章主要工艺参数的确定41工件外形毛坯的设计通过采用UG软件对零件进行分析计算，零件展开图形状基本有曲线构成，其近似图形如图41所示图41零件展开近似图形42排样和材料利用率的计算421排样方法的确定一、排样的分类按照材料的利用率，排料可分为有废料排样、少废料排样和无废料排样三种，如图42所示。废料是指冲裁中除零件以外的其他板料，包括工艺废料和结构废料。（1）有废料排样。有废料排样是指在冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间均有工艺废料，冲裁是沿冲裁件的封闭轮廓进行的，如图42（A）所示。（2）少废料排样。少废料排样是指只在冲裁件之间或只在冲裁件与条料侧边之间留有搭边，如图42（B）所示。冲裁只沿冲裁件的部分轮廓进行，材料利用率可以达到7090。（3）无废料排样。无废料排样使之在冲裁件与冲裁件之间、冲裁件与条料侧边之间均无搭边存在，冲裁件实际上是直接由切断条料获得的，如图42（C）所示。材料利用率可高达8590。图42排样类别（A）有废料排样；（B）少废料排样；（C）无废料排样二、排样设计原则（1）提高材料利用率。冲裁件生产批量大，生产效率高，材料费用一般会占总成本的60以上，所以材料利用率是衡量排样经济性的一项重要指标。在不影响零件性能的前提下，应合理设计零件外形及排样，提高材料利用率。（2）改善操作性。冲裁件排样应使工人操作方便、安全、劳动强度低。一般说来，在冲裁生产时应尽量减少条料的翻动次数，在材料利用率相同或相近时，应选用条料宽度及近距小的排样方式。（3）使模具结构简单合理，使用寿命高。（4）保证冲裁件质量。采用少废料、无废料排样时，材料利用率高，不但有利于一次行程获得多个冲裁件，还可以简化模具结构、降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差的影响，冲裁件尺寸及精度不易保证，另外，在有些无废料排样中，冲裁时模具会单面受力，影响模具使用寿命。有废料排样时冲裁件质量和模具寿命较高，但材料利用率较低。所以，在排样设计中，应全面权衡利弊。综合零件形状和使用要求大批量生产，考虑到经济性，以及工艺方案的确定，该零件的排样实现了少废料排样，生产批量大，采用模具加工可以有明显的经济效益。经过分析，采用少废料排样，如图43所示。图43落料排样图422确定搭边值表41搭边A和A1的数值材料厚度T（MM）搭边值A边距A1025以下283002505222505081820081215181216182016202022202522252530252830362832用少废料排样，排样图如图43所示。采用导料板导向且无测压装置，其中搭边值取A为20MM,边距A1为22MM，平行于送料方向的冲裁件宽度D为1636MM，导料板与最宽条料之间的间隙，条料宽度偏差。MZ1M1进距ADL650263条料宽度B0101X086328板料规格拟选用11板料采用纵排如图33所示板料条数条余12MM86351N每条个数条余0MM1220板料每块可冲总个数个12N材料的利用率冲裁件的实际25693MA一个进距内材料的利用率1068165839210BLA一张板料上总的材料利用率70总N43压力中心计算与确定模具的压力中心是为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。压力中心因零件展开图为对称图形，故其压力中心为几何中心，即为（0,0）点，如图44所示。图44压力中心44冲压力的计算441落料力的计算1、冲裁力计算本次冲裁属于平刃口冲裁，落料力由下式计算（41）LTP式中P冲裁力（N）；材料的抗剪强度（MP）；T材料厚度（MM）；冲裁刃口周长（MM）。L在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不匀和材料性能波动等因素，通常按下式计算冲裁力（42）LTP31其中T16MM，350MP，通过UG计算L16097626MM所以KN9071356726092、卸料力、推件力及顶件力计算卸料力（43）PKPX推件力（44）NTT顶件力（45）D式中、分别是卸料力、推件力和顶件力（N）；XTD、分别是卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，其值分别KT取004、0055、006；冲裁力（N）；P同时梗塞在凹模内的工件数；，为凹模直壁刃口高NTHN度（MM），为料后（MM）；按模具结构取为1。TN将相关数值代入上述式子，经计算得NPX2846790740T9515D3163、压力机吨位计算冲裁时，选择压力机的吨位，一般按下列公式计算对于普通冲裁KNP48152390731机式中压力机的公称压力（N）；机P冲裁力（N）。根据上面的计算，选用公称压力为的机械压力机进行冲裁,其型号为20。2036J表42冲裁间隙（单面间隙CT）注1、本表适用于厚度为10MM以下的金属材料。考虑到料厚对间隙比值的影响，将料厚分成0110,1230,3560,70100四档，当料厚为0110MM时，各类间隙比值取下限值，并以此为基数，随着料厚的增加，再逐档递增（0510）T（有色金属和低碳钢取小值，中碳钢和高碳钢取大值）。2、凸、凹模的制造偏差和磨损均使间隙变大，故新模具应取最小间隙值。3、其他金属材料的间隙比值可参照表中抗剪强度相近的材料选取。4、非金属材料红纸板、胶纸板、胶布板的间隙比值分两类相当于表中类时，取（0520）T；相当于类时，取（24）T。纸、皮革、云母纸的间隙比值取（025075）T。4、凸、凹模间隙计算冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量、尺寸精度、模具寿命和力能消耗的重要工艺参数。冲裁间隙数值，主要与材料牌号、供应状态和厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，再生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，而应区别情况，分别对待，再保证冲件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。再冲裁间隙指导性技术文件中推荐的间隙值使根据使用要求分类选用，考虑到间隙的确切含义和实际作用，并能适应制模方法和间隙测量方法的要求，将以往习惯采用的双面间隙Z，改用单面间隙C。见表42。那么通过分析零件的使用场合及其材料特征等情况下，选用间隙数值为016MM。442切边力的计算1、冲裁力计算本次冲裁属于平刃口冲裁，落料力由下式计算（46）LTP式中P冲裁力（N）；材料的抗剪强度（MP）；T材料厚度（MM）；冲裁刃口周长（MM）。L在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不匀和材料性能波动等因素，通常按下式计算冲裁力（47）LTP31其中T16MM，350MP，通过UG计算L2654MM所以KN2193506422、卸料力、推件力及顶件力计算卸料力（48）PKPX推件力（49）NTT顶件力（410）D式中、分别是卸料力、推件力和顶件力（N）；XTD、分别是卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，其值分别KT取004、0055、006；冲裁力（N）；P同时梗塞在凹模内的工件数；，为凹模直壁刃口高NTHN度（MM），为料后（MM）；按模具结构取为1。TN将相关数值代入上述式子，经计算得NPX47289304T60515D963、压力机吨位计算冲裁时，选择压力机的吨位，一般按下列公式计算对于普通冲裁KNP1725193机式中压力机的公称压力（N）；机P冲裁力（N）。根据上面的计算，选用公称压力为的机械压力机进行冲裁,其型号为40。4036J4、凸、凹模间隙计算冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量、尺寸精度、模具寿命和力能消耗的重要工艺参数。冲裁间隙数值，主要与材料牌号、供应状态和厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，再生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，而应区别情况，分别对待，再保证冲件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。再冲裁间隙指导性技术文件中推荐的间隙值使根据使用要求分类选用，考虑到间隙的确切含义和实际作用，并能适应制模方法和间隙测量方法的要求，将以往习惯采用的双面间隙Z，改用单面间隙C。见表42。那么通过分析零件的使用场合及其材料特征等情况下，选用间隙数值为013MM。443冲孔力的计算本零件在冲孔工艺中所要冲的孔数为四个，其中三个孔在同一平面内，而第四个孔在另一平面内，如图45所示（从左至右依次为孔1、孔2、孔3和孔4）。两个平面之间的角度为135202度，如图46所示，两个平面之间的夹角小于15度，所以可以用一套模具通过一次冲孔工艺来完成。图45零件三维图图46冲孔所在的平面之间的角度1、冲裁力计算本次冲裁属于平刃口冲裁，落料力由下式计算（411）LTP式中P冲裁力（N）；材料的抗剪强度（MP）；T材料厚度（MM）；冲裁刃口周长（MM）。L在生产使用中，考虑到刃口变钝、间隙不匀和材料性能波动等因素，通常按下式计算冲裁力（412）LTP31其中T16MM，350MP，通过UG计算L1334MM所以KNP1529730614312、卸料力、推件力及顶件力计算卸料力（413）PKX推件力（414）PNTT顶件力（415）D式中、分别是卸料力、推件力和顶件力（N）；XPTD、分别是卸料力系数、推件力系数和顶件力系数，其值分别KT取004、0055、006；冲裁力（N）；同时梗塞在凹模内的工件数；，为凹模直壁刃口高NTHN度（MM），为料后（MM）；按模具结构取为1。TN将相关数值代入上述式子，经计算得NPX60834529704T1D963、压力机吨位计算冲裁时，选择压力机的吨位，一般按下列公式计算对于普通冲裁KNP25169731机式中压力机的公称压力（N）；机P冲裁力（N）。根据上面的计算，选用公称压力为的机械压力机进行冲裁,其型号为160。163J4、凸、凹模间隙计算冲裁间隙是直接关系到冲件断面质量、尺寸精度、模具寿命和力能消耗的重要工艺参数。冲裁间隙数值，主要与材料牌号、供应状态和厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，再生产实践中就很难有一种统一的间隙数值，而应区别情况，分别对待，再保证冲件断面质量和尺寸精度的前提下，使模具寿命最高。再冲裁间隙指导性技术文件中推荐的间隙值使根据使用要求分类选用，考虑到间隙的确切含义和实际作用，并能适应制模方法和间隙测量方法的要求，将以往习惯采用的双面间隙Z，改用单面间隙C。见表42那么通过分析零件的使用场合及其材料特征等情况下，选用间隙数值为009MM。45间隙的影响通常，冲裁模凸模直径小于凹模直径，凸、凹模之间存在这个空隙，称之为冲裁间隙Z（Z2C,C单边间隙）。间隙值得大小，对诸多方面会造成一些影响。1、对冲裁件质量的影响（1）冲裁间隙对冲裁断面质量有明显的影响。通常，冲裁断面特征用以下几个可变参数表示塌角R（冲裁或冲孔孔边缘理论尖角的塌陷区段长度）；毛边斜度（冲裁断裂分离时形成的斜度）；光边高度G；毛边高度M和毛刺高度。若以间隙适中时的断面特征为型，分别往前、后各推两型，即按至型来描述间隙对断面质量的影响及趋势如表43所示。可见，型断面的塌角R较型的有所增加，斜度则基本不变，由拉深应力产生的毛刺仍属正常。间隙如再扩大（型断面），则塌角R及斜度显著增加，毛刺也加大，并伴随有工件变形。型断面的塌角较型减小，但斜度与型差不多。由于间隙的缩小，在毛面中间出现光点，毛刺中等，除拉深毛刺外，并有压缩应力产生的挤压毛刺。型断面塌角极小，几乎没有斜度，有两层相互间隔的光面和毛面，毛刺（拉和挤）有所增加。当凸模和凹模的刃口变钝后，就会出现根部肥大的毛刺，这种毛刺难以消除，应即刻刃磨。（2）一般所谓尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与图样要求尺寸的差值，差值越小，则精度越高。这个差值包括冲裁件相对凸模或凹模尺寸的偏差和模具本身的制造偏差，当模具制成后，后者即已确定，而前者则受控于冲压工艺参数，当然也包括冲裁间隙。由于落料和冲孔后，工件要产生回弹，所以直接影响到工件的尺寸精度。间隙小时，落料件尺寸小于凹模，冲出的孔则大于凸模。所以，对于精密的冲件，在决定模具刃口部分尺寸时须考虑弹性变形因素。（3）在冲裁过程中，凸模下方的材料由于受到弯矩作用而有穹弯现象产生，若变形达到塑形弯曲范围，冲裁结束后即使有所回弹，工件也会保留一些残余的弯曲变形。通常，间隙越大，弯曲越明显；但有时虽然间隙较小，由于凹模侧面对冲裁件的压挤作用，也会出现较大的弯曲。另外，弯曲度的大小也与材料性质和厚度有关系。为了减小或消除弯曲变形，应在凸模下方增设反压结构或另加较平工序。表43冲裁间隙与断面质量的关系类型间隙大小很大较大适中较小很小2、对冲模寿命的影响影响冲模寿命的因素很多，但在诸多的因素中，间隙是重要因素之一。通常，采用偏大的间隙，可大幅度提高模具寿命，一般可比小间隙时提高23倍，有的高达67倍。但过大的间隙，将使工件断面质量下降，毛刺和弯曲度增大，而且会增加凸、凹模端面边缘的应力集中，使刃边很快屈服变形而失去棱角、变钝，从而降低冲模寿命。间隙小时，由于剪切条件苛刻，凸、凹模之间的摩擦力很大，磨损剧增，甚至因摩擦温升而粘结。此外，还可能产生凹模胀裂、凹模折断、凸凹模互啃等损坏情况，使冲模寿命极低。同时，冲模间隙不均匀时，即局部间隙小和局部间隙大，对冲模寿命也是不利的。3、对工艺力能消耗的影响笼统地说，选用中等或偏大的间隙，会收到省力节能的效果。这是因为在一定范围内增大间隙，剪切区内的压应力降低，而拉应力增大，容易产生裂纹，从而抗剪强度变小，使冲裁力下降。同样，由于增大间隙，冲出的工件尺寸会因拉伸变形产生回弹而缩小，因而不至于再堵塞在凹模孔内，使推件力明显变小。间隙过小或过大时，冲裁功都会有所增加，只有间隙合适时，冲裁断裂时的上、下裂纹才会相遇汇合，使冲裁功最小。46凸、凹模工作部分尺寸和公差计算（一）尺寸计算原则在确定冲模凸模和凹模工作部分尺寸时，必须遵循以下几项原则1、根据落料和冲孔的特点，落料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，故冲孔模应先决定凸模尺寸，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。2、根据刃口的磨损规律，刃口磨损后尺寸变大，其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；刃口磨损后尺寸减小，应取接近或等于工件的最大极限尺寸。3、考虑工件精度与模具精度的关系，在选择模具刃口制造公差时，既要保证工件的精度要求，有能保证有合理的间隙数值。一般冲模精度较工件精度高23级。（二）尺寸计算公式1、凸模与凹模配合加工对于冲制复杂形状零件的模具或单间生产的模具，其凸、凹模常常采用配合加工的方法。凸、凹模的尺寸计算，落料件按凹模磨损后尺寸变大、变小、不变的规律分为三种，冲孔件按凸模磨损后尺寸变小、变大、不变的规律分为三种，具体计算公式见表44。在制造本零件的模具时，落料工艺采用配合加工法制造模具。表45曲线形状的冲裁凸、凹模的制造公差（单位为MM）注1、本表所列公差，只在凸模或凹模一个零件上标注，而另一件则注明配作间隙。2、本表适用于汽车拖拉机行业。表44配合加工法凸、凹模尺寸及其公差的表中凸模刃口尺寸，为MM；凸凸凸、CBA凸凸凸、CBA凹模刃口尺寸，为MM；凹凹凹、凹凹凹、工件基本尺寸，为MM；、工件公差，为MM；工件的偏差，对称偏差时；2/1凸，凹模制造公差，为MM；凹凸、凹凸、当标注形式为（或）时，；凹凸4/凹凸当标注形式为（或）时，；凹凸/8凹凸磨损系数，其值见表310所示。X根据零件形状，凹模磨损后落料件尺寸变化有三种变化情况，如图47所示。第一类凹模磨损后尺寸增大的是图中的，M629710AA、。M320由表410查得75021X由表45查得，M1凹32凹由表44查得20201196750）（）（凹凹XA3535227692）（）（凹凹表46工件为非圆形时，冲裁凸、凹模的制造偏差（单位为MM）第二类凹模磨损后减小的尺寸是图中的尺寸。MB840由表410查得750X由表45查得M2凹由表44查得202041375840）（）（凹凹XB第三类磨损后没有增减的尺寸是图中的尺寸（为正偏差）。MC由表410查得750X由表45查得M2凹由表44查得20463201341）（）（凹凹C图47凹模磨损后落料件尺寸的三种变化情况2、凸模与凹模分开加工在制造本零件的模具时，冲孔工艺采用分别加工法制造模具，这种加工方法适用于圆形或简单规则形状的冲裁件，其尺寸计算公式如表47所示。表47分开加工法凸、凹模工作部分尺寸和公差计算公式注计算时，需先将工件尺寸化成，DD表中、分别为落料凸、凹模的刃口尺寸，、为MM；凸D凹凸凹D、分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸，、为MM；凸D凹凸凹D落料件外形的最大的极限尺寸，为MM；冲孔件孔径的最小极限尺寸，为MM；、分别为凸、凹模的制造公差，、为MM，见表38、凸凹凸凹表39；零件（工件）的公差，为MM；最小合理间隙。MIN2C为了保证新冲模的间隙小于最大合理间隙（），凸模和凹模制造公差必须保MAX2C证INAX凹凸当、无现成资料时，一般可取凸凹，41凸凸凹2磨损系数，其值得选取见表410所示。X表48规则形状（圆形、方形）冲裁凸模、凹模的极限偏差（单位为MM）注（1）当时，图纸只在凸模或凹模一个零件上标注偏差，而MINAX2C凹凸另一件则著名配作间隙。（2）本表适用于汽车拖拉机行业。表49圆形凸模、凹模的极限偏差（单位为MM）注（1）当时，图纸只在凸模或凹模一个零件上标注尺寸，而MINAX2C凹凸另一件则注明配作间隙。（2）本表适用于电器仪表行业。表410磨损系数X（1）孔1的尺寸和公差计算，MD2857050X08MINC12MAXM02凸。0凹因此，；570；0202855728凸凸XD。0255MIN48凹凹C045MINAX凹凸（2）孔2的尺寸和公差计算，D7375008INC12MAXM01凸，015凹因此，；70；01019853753凸凸XD。0155MIN438272凹凹C05MINAX凹凸（3）孔3的尺寸和公差计算，D275008INC12MAXM01凸015凹因此，；70；0101285572凸凸XD。0155MIN42凹凹C05MINAX凹凸（4）孔4的尺寸和公差计算，D7675008INC12MAXM02凸，03凹因此，；5706D；0202985657凸凸X。033MIN145662凹凹C05MINAX凹凸47零部件的设计1、凹模的设计（1）凹模外形选择如图48所示，其中图A、B、C为直筒式刃的凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变，广泛用于冲裁公差要求较小，形状复杂的精密制件。但因废料或制件的聚集而增大了推件力和凹模的胀裂力，给凸模、凹模的强度都带来了不利的影响。一般复合模上出件的冲裁模用图D、C型，下出件的冲裁模用图B或图A型，图D、C型足锥筒式口径向尺寸略有增大（如时，刃磨01MM时，03其尺寸增大00017MM，凹模锥角，后角和洞高度H，均随制件材料的厚度增加而增大，一般取，），综上所述及其对应工件的落料孔分3015328析，选择A型凹模洞口，取H10MM。图48凹模的刃口形式（2）凹模外形尺寸凹模外形尺寸，一般按经验方法确定，主要有查表法和经验公式计算法两种，针对本零件主要采用查表法确定凹模外形尺寸，如表411所示。料厚T16MM，B6088MM200MM，因此选择凹模高度H35MM，壁厚C52MM。如图49所示。表411凹模高度H和壁厚C（单位为MM）图49凹模尺寸2、凸模的设计（1）凸模外形选择对于具有复杂外形的凸模，其固定部分应做成圆柱形（图410）或长方形（图411）。针对本工件，应选择长方形外形的凸模。图410复杂外形凸模（之一）图411复杂外形凸模（之二）（2）凸模外形尺寸凸模长度一般是根据结构上的需要而确定的。如图412所示结构，其凸模长度用下列公式计算HHL321式中凸模长度，为MM；凸模固定板高度，为MM；1H1卸料板高度，为MM；22H导尺高度，为MM；33附加高度，它包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凸模固H定板与卸料板的安全距离等。一般取。MH2015那么针对本零件中，。MH271H12MH123H0因此，本零件凸模长度为。L773图412凸模长度的确定3、卸料机构的设计本模具采用的是弹性卸料板，其主要装置有卸料板、弹性元件、卸料螺钉和辅助装置等部分组成。其各导向型孔必须与凹模固定板的相应型孔同心，以保证工作时凸、凹模间的间隙均匀。（1）弹性元件的选取选取普通橡胶弹性元件，其厚度为。MH35（2）落废料的方式废料采用下出料的方式，冲孔时产生的废料通过下模座直接落到机器下面。检验设备的参数说明200T的压力机的工作台板尺寸（左右MM前后MM）,比零件的尺寸还大，所以废料可以直接落下。710248设备的选用表412开式压力机规格续表312压力机除了要满足一般的要求外，还须注意压力机的精度和刚性是否有保证及冲压速度是否满足生产率的要求。由于冲件采用的是一般的冲压方法，由所计算得的冲压力，以及所需的装模高度。压力机的规格及参数见表412所示。根据分析计算，落料压力机可选用2000KN机械压力机，其型号为；切边压力机选用203J400KN的机械压力机，其型号为；冲孔压力机选用160KN的机械压力机，4023J其型号为。1623J1、落料压力机的规格及参数如下公称压力2000KN公称压力行程12MM滑块行程160MM滑块行程次数40次MIN1最大封闭高度450MM封闭高度调节量130MM滑块中心到床身距离380MM工作台尺寸（左右MM前后MM）7102工作台孔尺寸（左右MM前后MM直径MM）4035立柱间距离530MM模柄孔尺寸（直径MM深度MM）807工作台板厚度130MM2、切边压力机的规格及参数如下公称压力400KN公称压力行程7MM滑块行程100MM滑块行程次数80次MIN1最大封闭高度300MM封闭高度调节量80MM滑块中心到床身距离220MM工作台尺寸（左右MM前后MM）42063工作台孔尺寸（左右MM前后MM直径MM）20153立柱间距离300MM模柄孔尺寸（直径MM深度MM）705工作台板厚度80MM3、冲孔压力机的规格及参数如下公称压力160KN公称压力行程5MM滑块行程70MM滑块行程次数115次MIN1最大封闭高度220MM封闭高度调节量60MM滑块中心到床身距离160MM工作台尺寸（左右MM前后MM）3045工作台孔尺寸（左右MM前后MM直径MM）1602立柱间距离220MM模柄孔尺寸（直径MM深度MM）503工作台板厚度60MM49模架的选用1、落料模模架选用由于该工序采用落料模加工，且最后要进行切边处理，所以对于导向精度的要求不是很高，故选用二导柱模架。故根据中国模具工程大典选择了后侧导柱窄形模架，其标准为GB/T285141990其主要参数为表413落料模模架主要参数序号名称参数1凹模周界,BLMBL20,82闭合高度MINAXHH3535AXMIN3上模座64下模座72085导柱56导套162、冲孔模模架选用由于该工序采用冲孔模加工，要求导向精度高使用寿命长，故选用四导柱模架。故根据中国模具工程大典选择了滑动四导柱模架，其标准为GB/T285171990其主要参数为表414冲孔模模架主要参数序号名称参数1凹模周界,BLMBL40,632闭合高度MINAXHH362AXMIN3上模座54下模座M804635导柱56导套12、成形模模架选用由于该工序采用成型模加工，要求导向精度较高，故选用四导柱模架。故根据中国模具工程大典选择了四导柱钢板模架，其标准为JB/T718141995其主要参数为表415成形模模架主要参数序号名称参数1凹模周界,BLMBL630,102闭合高度MINAXHH73AXMIN3上模座84下模座1065导柱（1个）326导柱（3个）7导套（1个）M781608导套（3个）3第五章模具装配的设计51导柱、导套的固定根据所选的模架可知，导柱、导套分别通过过盈配合与上、下模座连接。导柱、导套通过导套中的滚珠进行上下移动，其导向精度较高，如图51所示。根据中国模具工程大典选择A型导柱和导套，其结构参数见表51和52。图51导柱、导套的固定表51A型导柱（MM）（JB/718711995）D极限偏差基本尺寸5H6HL60320630001300019320图52A型导柱表52A型导套（MM）（JB/T718731995）D6RD极限偏差基本尺寸6H7基本尺寸极限偏差LHBA60761607863001900030080006200431607841图53A型导套52上、下模座的设计根据模具的加工时模架受力情况，选择四导柱导向模架，其特点是模架受力平衡，导向精度高。适用于大型制件，精度很高的冲模，以及大批量生产的自动冲压生产线上的冲模。成形模的下、上模座的相关参数见表53和54。表53四导柱下模座（MM）（JB/T718441995）凹模周界7RD71LB1HFS1基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差2STM100022010004601007086076060003000606300300060700M2035图54四导柱下模架表54四导柱上模座（MM）（JB/T718541995）凹模周界7RD71LB1HFS1基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差2STM10002201000460807086