毕业论文-汽车侧面板的冲压工艺及其模具设计

景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）中文题目汽车侧面板的冲压工艺及其模具设计英文题目THESTAMPINGPROCESSANDDIEDESIGNOFAUTOMOBILESIDEPANEL院系机械电子工程学院专业材料成型及控制工程姓名尧鑫学号200910340209指导教师汤国兴完成时间2013年5月15日摘要冷冲模是广泛运用的模具之一，种类包括冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，近年来冷冲模的应用越来越广泛。冷冲压具有成本低，产品质量稳定，能加工多种性能，状态的零件。同时它的应用和普遍也受到模具寿命和生产安全等方面的制约。本设计从工艺的合理性出发，分析了冲孔落料弯曲连续模的结构，精度特点，以及在加工过程中的控制点，然后在满足加工精度的基础上充分考虑节约成本确定了最优化的加工工序；紧接着通过熟悉各类模具的加工特点及内部结构，完成模具总体结构分析与模具工作部分尺寸等工艺计算与设计，力争以最好的性价比设计了模具各零件的结构及装配关系，在此基础上确定模具的外形，完成了装配图和非标准的零件图。最后确定压力机类型及主要参数。关键词冷冲压连续模冲压工艺模具设计ABSTRACTDIESISONEOFCOLDLYWIDESPREADUTILIZATIONMOLDS,THETYPEINCLUDINGTHEPIERCINGDIE,THECUTDIE,THEBENDINGDIE,THEDRAWINGMOLDANDSOON,THEAPPLICATIONWHICHINRECENTYEARSDIESCOLDLYISGETTINGMOREANDMOREWIDESPREADTHECOLDSTAMPINGHASTHECOSTTOBELOW,THEPRODUCTQUALITYISSTABLE,CANPROCESSMANYKINDSOFPERFORMANCE,THECONDITIONCOMPONENTSSIMULTANEOUSLYITSAPPLICATIONANDALSORECEIVESASPECTTHEGENERALLYANDSOONDIELIFEANDPRODUCTIONSAFETYRESTRICTIONSTHISDESIGNEMBARKEDFROMTHECRAFTRATIONALITY,ANALYZESTHEPUNCHHOLESTOFALLTHEMATERIALSUPERPOSABLEDIEANDTHEBENDINGDIESTRUCTURE,THEPRECISIONCHARACTERISTIC,ASWELLASINPROCESSINGPROCESSSCONTROLPOINT,THENINSATISFIEDTHEWORKINGACCURACYINTHEFOUNDATIONTOCONSIDERFULLYSAVEDTHECOSTTODETERMINETHEOPTIMIZEDWORKINGPROCESSISFOLLOWINGCLOSELYTHROUGHTHEFAMILIAREACHKINDOFMOLDSPROCESSINGCHARACTERISTICANDTHEINTERNALSTRUCTURE,COMPLETESMOLDPROCESSDESIGNSANDTHEDESIGNANDSOONGROSSSTRUCTUREANALYSISANDMOLDEFFECTIVERANGESIZE,ARGUEDVIGOROUSLYHASDESIGNEDTHEMOLDVARIOUSCOMPONENTSSTRUCTUREANDTHEASSEMBLYRELATIONSBYTHEBESTPERFORMANCETOPRICERATIO,BASEDONTHISDETERMINEDTHATMOLDSCONTOUR,HASCOMPLETEDTHEASSEMBLYDRAWINGANDTHENONSTANDARDDETAILDRAWINGFINALLYDETERMINATIONPRESSTYPEANDMAINPARAMETERKEYWORDSCOLDSTAMPINGPROGRESSIVEDIEPRESSTHECRAFTMOLDDESIGN目录第1章引言111设计意义112设计目的113冲压工艺的种类214冲压工艺的特点及其应用215冲压模具的种类316冲压模具的发展现状与发展趋势417设计的主要内容6第2章制件的工艺分析及模具的总体结构设计721分析零件的冲压工艺性722分析比较和确定工艺方案8221方案比较8222方案确定823连续模的特点和本模具特点8231连续模的特点8232连续模的选择原则8233连续模的设计要点9234本模具特点924模具总体结构设计9第3章工序排布与刃口尺寸计算1031排样设计1032工序方案确定1133材料的利用率1234压力机选择12341冲裁力计算12342卸料力和推件力的计算13343弯曲力计算14344冲压设备的选择15351冲孔凸凹模刃口尺寸17352切边凸、凹模刃口尺寸1836工作零件的具体结构设计19361凹模刃口的结构型式的选择19362冲孔凸模的结构设计19363折弯凸、凹模尺寸设计21364折弯凸、凹模结构设计22第4章其他支承、固定、定位、导向零件的设计2641凸模固定板设计2642垫板设计2643导料装置结构设计2744脱料板结构设计2845导向零件的结构设计2946模座选择2947导柱导套的选择3048螺钉、销钉的选用31第5章模具装配和冲压动作分析3251模具装配的技术要求3252整套模具动作的分析3353模具的整体结构33第6章经济分析报告37第8章设计总结39致谢40参考文献411引言11设计意义模具是零件成形过程的重要工艺装备，是汽车摩托车、电机电器、IT产品、办公自动化设备、轻工制品、医疗器械等制造业的重要基础装备。在现代工业生产中，6090的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产。由于模具成形的产品精度高、一致性好、外形美观，因此，越来越多地应用于飞机、船舶和高速列车等设备的结构制造中。加上生产过程中可实现高效，并且省材、节能，所以模具也常被人们誉为现代工业生产之母。正是由于模具在制造业中的重要作用，模具制造业一直受到世界各工业发达国家的关注和重视，事实上，模具的设计和制造本身已经成为制造业的一个重要领域。由于模具自身的特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密集以及高社会效益的特点，模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。因而，模具技术水平，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志，也是保持这些国家的产品在国际市场上优势的核心竞争力。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具技术的进步关键在于模具的设计水平的发展和创新。完成好毕业设计是考察每一个本科生是否顺利毕业的方式之一，更是一次系统的专业知识设计过程，意义非常重大。它在一定程度上能体现出本人专业基础知识水平和分析、解决问题的能力。作为一名工科类本科毕业生，毕业设计是其大学阶段最具重要意义的一项任务，其重要的意义不言而喻。首先，完成毕业设计是检验我在校学习成果的重要措施，也是我在毕业前必须完成的一项任务。它在一定程度上能体现出毕业生专业基础知识水平、分析解决问题的能力。通过本次毕业设计，我相信自己各个方面的能力都将得到检验和提升，如设计软件的操作能力，科学研究的能力，组织管理的能力，语言和文字表达的能力等方面。因此毕业设计意义重大。这次的毕业设计将是我告别大学校园所交的一份有份量的答卷。对于我的毕业设计选题而言，也有着它的特殊意义。我们的专业是材料成型与控制工程，所学的专业范围都很广，而针对模具的设计，主要有冲压和注塑这两块，考虑到自己的特长和兴趣，以及某些方面能力的不足，我选择了冲模。因为在整个专业课学习过程中，我对冷冲压工艺及模具设计兴趣深厚，理论基础学的较好。12设计目的本次设计以汽车固定托架的设计为例，撰写本毕业设计论文可以达到以下四个目的一是对我的知识和能力进行一次全面的考核，是对我基本知识、基本理论和基本技能掌握与提高程度的一次总测试；二是对我进行科学研究基本功的训练，在灵活综合运用所学基础知识和专业知识的基础上，熟练掌握冲压模具设计的全过程，培养自己综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力。三是通过毕业设计论文的写作，使我可以发现自己的长处和短处，以便在今后的工作中有针对性地克服缺点，提高自己的业务水平。四是本次学生撰写论文是结合现场生产，把在校学过的专业知识运用于实际，在理论和实际结合过程中进一步消化、加深和巩固所学的专业知识，并把所学的专业知识转化为分析和解决问题的能力，又可以学到许多课堂和书本里学不到的活生生的新知识。13冲压工艺的种类冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求；成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件中。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。在实际生产中，常用冲压过程近似的工艺性试验，来保证成品质量和高的合格率。如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能。冲压板料的表面质量和内在性能对冲压成品的质量有很大的影响。用于冲压的材料，一般要求材料厚度精确、表面光洁、无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均一化，无明显方向性；均匀延伸率高、屈强比低、加工硬化性低等。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。14冲压工艺的特点及其应用冲压是冲压是利用模具在压力机上对材料加压使之分离或变形，以得到一定形状工件的一种加工方法1。由于冲压一般都是在室温下进行的，所以冲压也被称为冷冲压。冲压常用的材料为板料故也称为板料冲压。用冲压方法加工的工件称为冲压件。冲压工艺大致可以分为分离工序和成形工序两大类1分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。分离工序可分为落料、冲孔和切边等。2成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需要形状和尺寸的工件。成形工序可分为弯曲、拉深、胀形、旋压、翻孔、翻边、扩口和缩口等。冲压工艺具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件、产品尺寸精度稳定、操作简单、容易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合大批量生产。在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。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，且模具的制造对技术要求较高，是技术密集型产品，投入较大。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。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。全世界的钢材中，有6070是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。从技术先进性方面看，冲压工艺可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的制件（如薄壳类件），而且能够把强度好、刚度大、重量轻等相互矛盾的特点融为一体。制件的精度由模具保证，互换性好，品质稳定。从经济合理性方面看，通过合理设计、优化排样，冲压工艺可以获得很高的材料利用率；概不像切削加工那样在把金属切成碎屑时消耗大量的能量，也不像锻造那样需要耗能对坯料加热；冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁到成形、精整的全自动生产。一般的冲压工艺，生产效率为几件/分至几十件/分，自动化生产可达上千件/分以上。冲压工艺存在的不足之处有，对于批量较小的制件，模具费用使得成本明显增高，所以一般要有经济批量；同时，模具需要一个生产准备周期。冲压工艺尤其是冲裁存在颇为烦人的噪音和震动，劳动保护措施不到位时，还存在安全隐患。总体上看，冲压是一种制件质量较好、生产效率高、成本低，其他加工方法无法替代的加工工艺，在机械、车辆、电机、电器、仪器仪表、农机、轻工、日用品、航空航天、电子、通讯、船舶、铁道、兵器等制造业中获得了十分广泛的应用。15冲压模具的种类冲压主要在冲压加工中，将材料加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备，称为冲压模具，简称冲模。冲模是冲压生产的主要工艺装备，冲压件的表面质量、尺寸精度、生产效率以及生产成本等与模具的设计与制造有直接关系。冲模的结构型式很多，可以根据以下特征进行分类1按冲压工序性质分，有落料模、冲孔模、切边模、弯曲模、拉伸模、成形模和翻边模等。2按冲压工序的组合方式分，有单工序的简单模和多工序的连续模、复合模和连续复合模等。3按模具的结构型式，根据上、下模的导向方式，有无导向模和导板模、导柱模、滚珠导柱模等；根据卸料装置，可分为带固定卸料板和弹性卸料板冲模；根据挡料形式，可分为固定挡料钉、活动挡料销、导正销和侧刃定距冲模。4按采用的凸凹模材料科分为硬质合金冲模、钢质硬质合金冲模、钢皮冲模、橡皮冲模和聚氨酯冲模等。此外，还有按模具轮廓尺寸的大小，分为大型冲模和中小型冲模等。冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。在实际生产中，常用与冲压过程近似的工艺性试验，如拉深性能试验、胀形性能试验等检验材料的冲压性能，以保证成品质量和高的合格率。模具的精度和结构直接影响冲压件的成形和精度。模具制造成本和寿命则是影响冲压件成本和质量的重要因素。模具设计和制造需要较多的时间，这就延长了新冲压件的生产准备时间。模座、模架、导向件的标准化和发展简易模具供小批量生产、复合模、多工位级进模供大量生产，以及研制快速换模装置，可减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于减少冲压生产准备工作量和缩短准备时间，能使适用于大批量生产的先进冲压技术合理地应用于小批量多品种生产。冲压设备除了厚板用水压机成形外，一般都采用机械压力机。以现代高速多工位机械压力机为中心，配置开卷、矫平、成品收集、输送等机械以及模具库和快速换模装置，并利用计算机程序控制，可组成高生产率的自动冲压生产线。在每分钟生产数十、数百件冲压件的情况下，在短暂时间内完成送料、冲压、出件、排废料等工序，常常发生人身、设备和质量事故。因此，冲压中的安全生产是一个非常重要的问题。16冲压模具的发展现状与发展趋势在国家产业政策的正确引导下，经过几十年努力，现在我国冲压模具的设计与制造能力已达到较高水平，包括信息工程和虚拟技术等许多现代设计制造技术已在很多模具企业得到推广。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、PRO/ENGINEER、IDEAS、EUCLIDIS等国际通用软件，个别厂家还引进了MOLDFLOW、CFLOW、DYNAFORM、OPTRIS和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完善。高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛；高性能的五轴高速铣床和三轴的高速铣床的应用已越来越多；NC、DNC技术的应用越来越成熟。以东风汽车公司模具厂、一汽模具中心为典型代表的模具厂家已能生产部分中高档轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校也开展了模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。尽管中国模具工业在过去几十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具长期依赖进口。主要原因是我国还处于全球产业链分工的中低端，产品和技术处于中低档水平；模具也是如此。在组织模具开发、生产方面，发达国家普遍采用并行工程和项目管理等技术和管理方法，加强了对工作流程的控制，缩短了模具开发周期，保证了质量。在专业化生产方面，发达国家更加普遍。专业化分工是提高生产效率，缩短模具设计制造周期和保证产品质量的必然发展趋势，它有利于突出自己的核心业务，有利于积累产品开发、生产管理及服务的经验，能在短期内生产高质量、低成本模具。在高新技术的应用方面，发达国家对各种高新技术的应用更加广泛，更加深入，水平也较高，包括数字化模具技术（三维设计、可制造性设计（DFM）、CAPP、CAM、CAT）、成形过程模拟（CAE）技术、高速加工技术、自动化加工技术、新材料成形技术、表面处理技术、新型（多功能复合）模具技术、信息化管理技术等等。高新技术的不断开发和广泛应用使得模具的设计制造水平达到空前的高度。在新技术研发创新方面，包括成形方法的创新，成形品质改善的创新，新材料成形技术的创新等，我国还没有掌握主动权，基本上是在跟踪发达国家技术发展的进程。我国未来冲压模具制造技术发展趋势冲压模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。为达到这一要求，我国未来冲压模具急需发展如下几点（1）注重开发大型，精密，复杂模具。随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。（2）加强模具标准件的应用。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。（3）推广CAD/CAM/CAE技术。模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期。随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。（5）加快开发模具扫描及数字化系统速度。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”。（6）发展高速铣削加工技术。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，通过加工的模块具有温升低、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。（7）发展电火花铣削加工技术。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。（8）提高模具研磨抛光自动化、智能化水平。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。（9）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。17设计的主要内容本设计主要分析了固定托架零件的冲压成形工艺，介绍了用冲孔，切边，折弯，切断四道工序组成的冲压工艺设计固定托架的方案。重点阐述了关键工序的模具结构和设计要点，如切边和冲孔。紧接着通过熟悉各类工序的加工特点及内部结构，完成模具总体结构分析与模具工作部分尺寸等工艺计算与设计，力争以最好的性价比设计了模具各零件的结构及装配关系，在此基础上确定模具的外形，完成了装配图和非标准的零件图。最后确定压力机类型及主要参数。2制件的工艺分析及模具的总体结构设计21分析零件的冲压工艺性零件名称汽车侧面板生产批量大批量材料冷成型热轧汽车结构钢S420MC厚度15MM未注公差尺寸按IT12级精度制造图21固定托架制定工艺时首先应仔细了解零件的使用条件和技术要求，并进行工艺分析。该零件是安装在某汽车上的一个配件，其零件如图21所示。材料为冷成型热轧汽车结构钢S420MC为细晶粒钢，具有良好冷成型性。用于要求良好的冷成型性能并有较高或高强度要求的汽车大梁、横梁等汽车结构件。从零件的技术要求看，该零件形状较简单，是由平面、孔及曲面组成的，该零件尺寸图上所有未标注公差为IT12级确定工件尺寸公差，属自由尺寸，因此，尺寸精度要求相对较低。从该零件的形状出发，可以看出这是一个需要分别经过冲孔，切边，折弯，切断四道工序组合才能加工成型的零件，它的加工方案也可以有很多，现在初拟定出多种可能的不同工艺方案，进行分析比较，以便选取一个较为合理的方案。22分析比较和确定工艺方案221方案比较根据工艺性分析，该制件基本工序有切边，冲孔，折弯，切断四道，其可能的组合顺序有1冲孔切边折弯侧冲孔单工序冲压2冲孔切边折弯侧冲孔单工序和复合冲压3冲孔冲孔切边切边折弯空步折弯空步切断连续冲压方案1模具结构简单，维修方便。但生产效率低，工件精度低，操作不方便，且由于工序多，所以需要四套以上模具，比较烦琐，不适合中大批量生产。方案2属于单工序冲压和复合冲压，其中有复合模加工工序，工件精度高但是模具结构相对复杂，制造较困难，且由于该制件要求大批量生产，尺寸较小，这两种组合模方案不宜采用。方案3）属于连续模，生产效率高，便于实现机械化、自动化的大批量生产，零件的精度能得到很好的保证，冲裁件的内孔相对精度较高，条料定位精度高，冲模轮廓较小。222方案确定综上分析，由于该零件需要大批量生产，同时精度要求一般，最终选用方案三，能够确保生产和质量的要求。又因根据客户的需要，选择这套连续模具。所以本设计采用方案3连续模最为合适。23连续模的特点和本模具特点231连续模的特点连续模又称级进模多工位级进模跳步模，它是在一副模具中，按所加工的工件分为若干等距离的工位，在每個工位设置一个或几个基本冲压工序，来完成冲压件某部分的加工。连续模可完成冲裁弯曲拉深成形等工序，直至完成一个冲件。如果冲件的复杂程度较高，连续模有時也可以只完成工件冲压中前段冲压，后续冲压加工由工程模完成。连续模的优点1）连续模是多工序沖模，在一副模具中，可以包括冲裁弯曲拉深成形等多种多道工序，因此比复合模有更高的生产效率，也能生产相当复杂的冲压件；2）连续模操作安全，因为人手不必进入危险区域；3）连续模设计时，工序可以分散。因为工序不必集中在同一工位，不存在复合模具中的“最小壁厚”問題，因此相对来说，模具强度好，寿命较长；4）由于连续模中不存在人为送料误差，故精度较单工序模要高。连续模的缺点结构复杂，制造精度要求较高，制造周期长，成本高；另外，对于外形较大且较为复杂的工件，若用连续模具则模具往往很大，有时无法与冲床匹配。因为连续模是將工件的形状依次在不同的工步沖出的，每次冲压都有定位误差。因此工件上如有相对位置精度较高的部分，尽量考虑在模具的同一工位沖出，以保证其精度。232连续模的选择原则确定是否采用连续模要考虑以下几个方面（1）生产批量；因为连续模将几道工序集于一身，所以它可以成倍提高生产效率，生产批量越大，提高生产效率越显得更重要，故在大中批量生产时适合使用连续模。（2）工序的数量；一般复合模复合工序在四道及四道以下，更多的工序将导致模具结构复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也将随之下降，制造及维修更加困难。233连续模的设计要点（1）对总体结构的设计，应更多的考虑模具的限程及平衡结构，避免模具冲头在冲压时被损坏或者打爆模具。（2）对于送料结构的设计，如果料带的宽度不准，应考虑在模具前部加切边，如果产品的精度要求较高且产品较大，建议两边都加切边。另外一定要保证送料的平平稳，这里我们一般用的是顶料销，浮升块和插针来定位定距。（3）对出料的设计，在模具的最后一個工位上，下模板相应位置应该加工斜面，注意斜面位置应该保证产品的重心落在斜面上，斜面角度建議不小于30。（4）对精度的把握，为了保证料带在送进时的定位精度，我们一般均设计侧定位外加导正销对料带进行导正，同时在料带的两侧，还有导料块或是导料销对料带导向；为了防止在冲压过程中由于误送而损坏模具在生产批量较大的时应该考虑加误送检测装置。234本模具特点根据客户的要求以及结合本公司的实际情况，我还是选择了多工序的连续模。由产品图我们可以知道它需要折弯，冲四个孔，所以如何保证折弯曲面的角度的精度以及孔的大小与位置的定位精度是本次模具设计的难点所在。24模具总体结构设计考虑到该制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹性卸料装置。为方便操作和取件采用开式压力机横向送料。模具总体结构采用对角导柱模。对角导柱模具是将上、下模座利用导柱和导套间隙配合，这种结构型式的工艺比较简单，导向稳定可靠，精度较高，使用安装也很方便。3工序排布与刃口尺寸计算31排样设计311排料方式1直排；几何形状简单，在产品无特殊要求时采用；2斜排对有料纹方向要求的产品（如不锈钢，磷铜等硬而有弹性要求的产品）时等情况下采用，斜排角度要保让最终产品的料纹方向符合图纸要求；3对排对单边成形的厚料产品采用对排以达到平衡力的效果；312排样设计冲裁件在条料，带料或板料上的布置方法叫排样。排样安排合理就能用同样的材料冲出更多零件来，降低材料消耗，而大批量生产时材料的费用一般占冲裁件成本的60以上。排样的合理安排与否将影响到材料的经济利用，冲裁质量，生产效率，模具结构寿命，生产操作方便与安全等。排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产效率得到合格的零件。排样方法分三大类有废料排样、少废料排样和无废料排样，如图7所示（1）有废料排样（2）少废料排样（3）无废料排样图31排样方法有废料排样是冲裁件与冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间都有工艺余量存在，冲裁件分离轮廓封闭，冲裁件质量好，模具寿命长，但是材料利用率较低。少、无废料排样法材料利用率很高，且模具结构简单，所需冲裁力小，但是其应用范围有很大的局限性，即受之间形状、结构限制，且由于条料宽度误差及送料误差均会影响制件的尺寸精度，而且对模具的断面质量有害。无任采用何种排样法，根据冲裁件在条料上的不同布置，排样方法由有以下几种，如图表31所示。表31排样形式形式用途直排几何形状简单的制件（如圆形、矩形等）斜排对有料纹方向要求的产品（如不锈钢，磷铜等硬而有弹性要求的产品）时等情况下采用，斜排角度要保让最终产品的料纹方向符合图纸要求。对排对单边成形的厚料产品采用对排以达到平衡力的效果混合排材料及厚度均相同的不同制件，适于大批量生产多排大批量生产中轮廓尺寸较小的制件排样的意义就在于保证用最低的材料消耗和最高的劳动生产效率得到合格的零件。考虑到料带的的最后设计时采用中间对称剪切以及产品的制造精度和模具寿命，因此可采用有废料排样。32工序方案确定根据以上几方面的设计，经综合分析比较，可确定零件的冲压工序排样图，即零件的冲制工位级进模。第一工位冲孔打字印；第二工位切边冲孔；第三工位切边；第四工位折弯；第五工位空步；第六工位折弯；第七工位空步；第八工位整形；第九工位冲孔；第十工位切断分离。其料带图如下料带图3233材料的利用率在冲压零件的成本中，材料费用约占60以上，因此材料的经济利用具有非常重要的意义。冲压件在条料或板料上的布置方法称为排样。不合理的排样会浪费材料，衡量排样经济性的指标是材料的利用率，可用下式计算NA/BH100式中材料利用率；A冲裁件面积（包括冲出的小孔在内）；B条料宽度；N一个进矩内冲件数目；H进矩。数据分析知A2613485MM2可以用UG软件里的分析测量面来获得产品的面积,N1，BH3708031080MM2。所以A/BH100F/AB100955372/135881008409对于8409的这样一个材料利用率来说，在冲压工艺的排样设计中是一个很高的材料利用率，这样高的利用率一方面是因为产品本身的形状构造决定的，还有一方面就是合理排样可以提高材料利用率，所以根据8409利用率说明这样的排样是可取的。34压力机选择341冲裁力计算打字印所用冲裁力可忽略，所以冲裁力主要由四部分组成，即F1,F2,F3,F4,其中F1为冲导正孔力，F2为切边力，F3为冲孔力，F4为切断力。即F冲裁力F1F2F3F4由冲裁力计算公式FKLT式中；F为冲裁力（N）；L为冲裁件受剪切周边长度（MM）；T为冲裁件的料厚（MM）；为材料的抗剪切强度（MPA）；可分别计算出各个冲裁力。由条料排样图可以得知，导正孔总周长L12D231410046330MM切边总周长L22208345605731594083MM冲孔总周长L32335225326189MM切断周长L4165023300MM系数K是考虑到冲裁模刃口的磨损，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数而设置的安全系数K，一般取13。当查不到抗剪强度R时，可以用抗拉强度代替客户给出所用材料S420，查参考文献的抗拉强度（）为554；T15。MPA综上所述，冲裁力FKTL1L2L3L4求得冲裁力F91328562N342卸料力和推件力的计算冲裁时材料在分离前存在着弹性变形，一般情况下，冲裁后的弹性恢复使冲裁件废料梗塞在凹模内，而板料则紧匝在凸模上。为了使冲裁工作继续进行，必须及时将匝在凸模上的板料或冲孔件卸下，将梗塞在凹模内的落料件或冲孔件的废料向下推出或向上顶出，该模具采用弹性卸料和向下出料方式。卸料力的计算实际生产中常用经验公式计算卸料力F卸K卸F查表得，卸料力系数K卸004。表32卸料力、推件力、顶件力系数则F卸K卸F0049132856365314N推件力的计算实际生产中常用经验公式计算推件力F推K推F查表得，推件力系数K推0055。则F推NK推F005591328565023008N343弯曲力计算本设计中制件分两步弯曲，分别在第四工位和第六工位上进行折弯，弯曲力分别有自由弯曲力F自和校正弯曲力F校。1自由弯曲力F自F自参照表33有FCKB/RTB自2T式中F弯曲力N自C与弯曲形式有关的系数，对于V形件取06；对于U形件C取07；K安全系数；B弯曲件宽度MM；T料厚MM；R弯曲半径MM；材料强度极限MP；BA由产品的结构尺寸知B1776MM；B2679MM；T15MMR13MM；R225MM。安全系数K13；表钢材表（宝钢标准）得给出的材料抗拉强度极限为554MPA。206137691506894FN自2校正弯曲力F校F校PA式中P单位面积上的校正力,可按表313选取,P60MP；AA校正面垂直投影面积（），2M得A1351532；A21635252求得F校6035153216352530903420N综上，弯曲力F折弯F自F校680943090342037712820N表33单位面积上的校正力的数值（单位MPA）冲压力的计算采用弹性卸料和用开式压力机横向送料的冲裁模的总冲压力为F冲压力F冲裁力F卸F推F折弯综上可得，冲压力F913285623653140502300837712820137717540N344冲压设备的选择冷冲压设备的选择是冲压工艺及其模具设计中的一项重要内容，它直接影响到设备的安全和合理使用，也关系到冲压生产中产品质量、生产效率及成本，以及模具寿命等一系列重要问题。冲压设备的选择包括两个方面类型及规格。冷冲压压力机的种类繁多，按照不同的观点可分成不同的类别。常按驱动滑块力的种类分为电磁压力机、机械压力机、液动压力机和气动压力机几大类。在冷冲压生产中，应用最广的是机械压力机和液动压力机。根据此零件所要完成工序的工艺性质，批量大小，工件的几何尺寸和精度等，选定闭式双点单动压力机。综上所述，结合公司实际情况及成本，此模具在冲压生产中选用300吨位闭式双点单动压力机ES2300；其属性有行程200，最高闭模高度600，最低闭模高度250，上工作台尺寸（宽长）MM24001200。345计算压力中心（1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。（2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。（3）形状复杂的零件、多凸模的压力中心可用解析计算法求出冲模压力中心冲裁模压力中心计算的步骤和公式制件图如图33所示图33制件图冲模压力中心与凹模中心的距离计算冲压力都在X上FP14620NFP2104837644176300615714134033NFP325257464417630061573902907N4620Y1413403333187566375Y3902907265533187566375Y0压力中心与凹模模中心一致。由此可知工件压力中心应放在制件水平面上。35计算上模、下模刃口尺寸在一套模具当中，其所需要冲裁的部分有很多，比如定位孔的冲裁，切边的冲裁，零件上孔的冲裁等等。每个孔的要求不同，其所要求的模具之间的间隙也不尽相同。本次选取第一站冲圆孔及第二站冲圆孔来讨论冲孔的凸凹模刃口尺寸的计算，选取第三站方形切边来讨论冲切时凸凹模刃口尺寸的计算。351冲孔凸凹模刃口尺寸（1）合理间隙值的确定。间隙值是影响冲裁件的主要因素，因为断面质量与裂纹的走向有关而裂纹走向与间隙有关。设计模具时一定要选择合理间隙，使冲裁件的断面质量较好，所须冲裁力较小，模具寿命较高。但分别按质量、精度、模具寿命、冲裁力等方面的要求，各自确定的合理间隙并不相同，考虑到模具制造中的偏差即使用中的磨损，生产中选则一个合适的范围作为合理间隙，只要间隙在这个范围内，就能得到合格产品和较长的模具寿命。这个范围的最小合理间隙Z，最大值称为最大合理间隙Z。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙增大，故设计MINMAX与制造新模具时应采用最小合理间隙。参照课本冲压工艺与模具设计表25可查得Z0240MMZ0170MMMAXMIN（2）凸、凹模计算原则。计算冲裁凸、凹模刃口尺寸的依据为冲裁变形规律；零件的尺寸精度；合理的间隙值；磨损规律；凸、凹模加工制造方法。冲孔时以凸模为基准件，落料时以凹模为基准件。新模具的间隙应是最小合理间隙。一般模具制造精度比工件高24级。（3）刃口尺寸计算由于制件冲孔为标准的圆形孔，其形状简单可采用圆形冲头、下模圆形刀口分别加工。参照公式21DDXP0PDDPZMIND式中D、D冲孔冲头、下模刀口刃口尺寸MMPD零件孔径公称尺寸MM零件公差MMZ最小合理间隙MMMIN、凸、凹模制造公差MMPDA冲104MM孔的凸、凹模刃口尺寸。由零件结构知02MM，查表211得20X075MM，查表210得0020MM，0020MM。PDD10075021005MMP0202D100502601031MM而00200020004MM；ZZ03800260012MM。满足|ZPDMAXINPDZ。MAXINB冲62MM孔的凸、凹模刃口尺寸。由零件结构知2002MM，X075，0020MM，0020MM。PDD6207502635MMP002D635026661MM而002000200040MM；ZZ03800260012MM。满足|PDMAXINPDZZ。MAXIN352切边凸、凹模刃口尺寸参照表25查得。最大合理间隙Z0380MMMAX最小合理间隙Z0260MMIN剪切凸模基本刃口尺寸为了便于计算直接取坯料长度值为其基本尺寸，间隙取在凹模上。查表210得0020MM，0020MM，0025MM，0030MM。又1P1PDDD1240MM，D14625MM，X075。故剪切时凸、凹模刃口尺寸由DDXDDPZP0PMIND0所以D2415MM12D2441MM。0D4640MM2P02D4660MM。336工作零件的具体结构设计361凹模刃口的结构型式的选择最常见的凹模刃口结构型式有如图34所示几种。ABCD图34常见凹模刃口结构型式（1）柱孔口锥行凹模这种结构形式的刃口尺寸比较坚固。凹模刃口经修磨后孔口尺寸不会变化，但冲裁时孔口内可能积存冲裁件。这要增加总的冲裁力（推件力）和空壁的磨损，并且每次刃口的修磨量较大，所以模具的总寿命比较低。（2）锥形口凹模采用这种凹模结构型式时，其冲裁件容易通过，凹模磨损后的修磨量较小。但刃口的强度较低，孔口尺寸再修磨后要有所增大。实用于凹模较薄的小型薄料冲模。（3）柱形口凹模这种可以在凹模背面预先铣削出比工作部分尺寸稍大的一定形状的槽，然后再加工出柱形孔口，以提高工作效率。这种刃口制造比较方便，通常用于冲制的零件及尺寸不大的模具中。柱形孔口的凹模也合于把冲件或废料逆冲压方向推出的形状简单的冲裁模。适合于大批量生产中。（4）柱形孔口凹模这种结构型式的凹模适用于装有顶件装置的，、从凹模上面取件的复合模中。采用这种结构形式凹模时，可使冲件平整，由于刃磨后刃口尺寸不便所以得到冲件精度也较高。比较分析，由于制件尺寸不大，为保证凹模刃口寿命使之满足大批量生产本设计采用C图柱形口凹模。其凹模工作部分高度H由表219【2】查的为8MM。362冲孔凸模的结构设计（1）、降低冲裁力考虑小凸模的刚度、强度采用降阶梯凸模冲裁，将凸模做成不同长度，使其工作端面呈阶梯布置。使其冲裁力的最大峰值不同时出现，以此降低总的冲裁力。在几个凸模直径相差悬殊，相距又很近的情况下，为避免小直径凸模由于承受材料流动的侧压力而产生折断或倾斜现象，应将小凸模长度做短。凸模之间的高度差H应大于冲裁断面的光亮带高度，它与板料的厚度有关T3MMHT；T3MMH05T（2）凸模结构设计参照文献2及1表254。取凸模长度L80MM，其数据需在设计弯曲凹模时进行数据验算。由于本设计凸模采用阶梯形状布置，凸模长度L1287，L2275，凸模前端为1008和67的圆。考虑到冲1008和67孔径较小，为加强凸模强度、刚度采用JB/T801995A型。凸模结构如图35图35冲孔凸模（3）凸模的安装凸模为工作零件，工作时要求可靠的固定与定位。考虑到凸模截面为圆形，可采用球锁座结构固定下图352所示，以过盈配合H7/M5紧固在凸模固定板上。图352球锁组件363折弯凸、凹模尺寸设计折弯模工作部分尺寸主要指凹模圆角半径，凸模圆角半径和凹模的深度。V型件弯曲模，还有凸、凹之间的间隙及模具宽度尺寸等。（1）凸、凹模圆角半径凸模圆角半径R应等于弯曲件内侧的圆角半径。凹模圆角半径R不宜过小以免弯曲时PD擦伤材料表面，或出现压痕，或使弯曲力增加，模具寿命降低。同时凹模两边的圆角半径R应一致，用以降低弯曲时板料的偏移。通常R可根据板料厚度T选取。DDT2MMR36TDT24MMR23TT4MMR2TD本设计中因材料厚度T20MM，因此取取R36T612MM，参照表4122取DR65MM。D（2）凸、凹模间隙Z折弯时凸、凹之间的单边间隙用Z来表示。V型件弯曲必须合理选取凸、凹模间隙。间隙过大，则回弹大，弯曲件尺寸及形状不易保证；间隙过小，弯曲力增大，工件挫伤大，模具寿命短。常规材料的力学性能和厚度选取对于钢板Z105115T对于有色金属板料Z111T本设计中制件为S420MC，T2MM所以，凸、凹模间隙值Z105115T210230MM取Z220MM。（3）凹模深度凹模深度要适当，过小则工件两端的自由部分太多，弯曲回弹大，两臂不平直，影响工件质量。若深度过大，则多消耗模具钢材，也使顶件行程增加，压力机行程增大。凹模深度M值参照表36得M22MM。（4）凸凹模的宽度尺寸参照公式34862得凹模宽度尺寸LDL05D凸模宽度尺寸LPLD2Z式中L弯曲件基本尺寸；LD凹模宽度尺寸；LP凸模宽度尺寸；弯曲件制造公差；凹模制造公差，按IT6IT8级公差等级选取。D查文献3,由制件尺寸知L3340MM，0435MM，参照公差等级IT7选取D0035MM。DLD33400504353418MM035035LPLD2Z547822202980MM035364折弯凸、凹模结构设计凹模设计时应考虑的事项是关于凹模强度，制造方法及其加工精度等，特别是凹模孔口尺寸，在实际时应和制件尺寸一起来考虑。它关系到制件质量的好坏，因此对其加工表面质量亦必须予于充分考虑。凹模的厚度和外形尺寸，对于其承受的冲裁力必须具有不引起破损和变形的足够强度。冲裁时，凹模承受冲裁力和水平侧向力的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态比较复杂，特别是对于复杂形状的冲件，其凹模强度计算就相当复杂。因而，在目前一般生产实际情况下，通常都是根据冲裁件的轮廓尺寸和板料厚度、冲裁力的大小来进行概略的估算及经验修正。凹模厚度H可按冲裁力的大小来估算，其经验公式为HKK1230P式中H凹模厚度（MM）P冲裁力（N）K冲裁轮廓长度修正系数1K凹模材料休整系数2查文献1得K125；K13。12H12513595MM30751（1）弯曲1凸凹模结构图图36弯曲1凸凹模结构图本次弯曲实现了两侧边与上平面成45度的弯曲和中间部分与后半部分，模具有两个弯曲凸模和一个弯曲凹模组成。（2）弯曲2凸凹模结构图图37弯曲2凸凹模结构图本次弯曲是对弯曲1后的工件进行再弯曲，实现了两侧边与上平面成90度的弯曲，另一部分与中间部分成90度的夹角。模具有两个弯曲凸模和一个弯曲凹模组成4其他支承、固定、定位、导向零件的设计41凸模固定板设计在本套模具结构设计中，凸模因为为存在冲模，必须得有夹板固定上模板，而下模具用垫板替代了下模板的固定，所以本次就介绍凸凹模的夹板设计，现在冲孔凸模为例，按照文献5，来展示凸模固定板结构。对于小型的凸凹模零件，一般通过固定板间接固定在模板上以节约贵重模具钢。固定板固定凸模（凹模）要求固定紧靠并有良好的垂直度，因此固定板必须有足够厚度。固定板与凸、凹模之间的配合一般为过渡配合H7/M6。其结构设计如下图41凸模固定板42垫板设计当零件的料厚较大而外形尺寸较小时，冲压的凸模上端面或凹模的下端面对模板的作用有较大的单位压力，有可能超过模板的允许抗压力，此时就应采用垫板。由于冲孔凸模与弯曲凹模采用过盈配合H7/M6故需采用垫板将凸模固定，参照表5486，冲孔及折弯垫板结构设计如下图421折弯下垫板图422冲孔下垫板43导料装置结构设计在多工位级进模中常用的三种导料零件的配置结构形