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基于XML知识重用的压板零件冲压工艺及模具设计【固定座】【7张CAD图纸和说明书】

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基于XML知识重用的压板零件冲压工艺及模具设计【固定座】【7张CAD图纸和说明书】.rar

冲孔凸模工序卡

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冲孔落料复合模5张.dwg

工件图.dwg

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关键词：: 基于 xml 知识重用压板零件冲压工艺模具设计固定 cad 图纸以及说明书仿单

资源描述：

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章绪论 1

1.1冲压工艺概述 1

1.1.1 冲压工艺简介 1

1.1.2 冲压模具的发展 2

1.2工艺方案的确定 4

1.2.1 Q235的性能 4

1.2.2 方案确定 4

1.2.3 有关设计 5

第2章复合冲压模具设计与计算 6

2.1 冲裁件的工艺设计 6

2.1.1冲裁件的工艺性分析 6

2.1.2 确定工艺方案及模具形式 6

2.2毛坯尺寸的计算 6

2.3凹凸模间隙的选择 7

2.3.1冲裁间隙的分类 7

2.3.2 冲裁间隙对冲裁件的影响 7

2.3.3 间隙对尺寸精度的影响 7

2.3.4 间隙对冲裁力的影响 8

2.3.5 间隙对模具寿命的影响 8

2.3.6 确定合理间隙的理论依据 8

2.3.7合理间隙的选择 9

2.4凹凸模制造方法及刃口尺寸的计算 9

2.4.1凹凸模的制造方法 9

2.4.2凹凸模刃口尺寸的计算 9

2.5排样 13

2.5.1排样的意义 13

2.5.2排样的方法 14

2.5.3搭边、进距、材料利用率的计算 15

2.6冲裁力的计算及选择压力机 18

2.6.1冲裁力的计算 18

2.6.2选择压力机 22

2.7冲裁模主要零件的设计 23

2.7.1凹模设计 23

2.7.2 凹凸模设计 25

2.7.3冲孔凸模的设计 26

2.7.4定位零件的确定 28

2.7.5卸料与推料装置 28

2.7.6模座、导向零件 30

2.7.7连接与固定零件 30

2.8复合冲裁零件材料及其热处理硬度 31

第三章弯曲工艺设计 32

3.1 工艺性分析 32

3.1.1弯曲半径校核 32

3.1.2 弯曲方案确定 33

3.2预弯模设计 34

3.2.1弯曲力的计算与压力机的选择 34

3.2.2确定弯曲件回弹角 35

3.2.3 模具工作部分设计 35

3.2.4 模架的选择 37

3.2.5 定位与卸料装置 37

3.2.6 压料装置 38

3.2.7 折弯模零件材料及热处理硬度 38

第4章基于XML知识重用 40

4.1. 基于XML的情况下表示 40

4.2ASP模式上基于实例推理 42

第5章结论 45

参考文献 46

摘要

本文的课题是支架的冲压工艺及模具设计，进行了落料—冲孔复合模及折弯单工序模两套模具的设计。文中简要概述了选题的目的、意义、冲压件国内外现状和模具市场发展趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了这两套模具上的主要零部件。落料—冲孔复合模采用四导柱标准模架，折弯模采用中间导柱圆形标准模架并选用了合适的冲压设备。此外，最后达到设计的模具冲压工艺方案合理,模具结构型式正确。保证了工件上孔和外形的相对位置的准确性，提高了加工精度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。并且通过对现有知识表达方法及其存在的问题、以及冲压模具智能化设计特点的分析,提出了基于XML (eXtensible Markup Language)语言的知识表达与应用方法。在设计知识重用理论及概念模型的基础上,研究分析了冲压模具设计各个阶段知识重用的方法,建立了设计知识重用的层次与模型,并分析提出了在CAD、KM和CBR技术基础上,如何实现整个设计过程的知识重用的方法

关键词：落料-冲孔复合模；单工序折弯模；隔位冲压；XML

Abstract

Topic of this paper is the stent stamping process and die design, carried out blanking - punching and bending modulus composite single-mode sets the mold design process. This paper briefly outlines the purpose, significance, stamping mold market situation and development trend of domestic and international topics. The product was analyzed to determine the detailed processes and process solutions. Following the general procedure of stamping die design, calculation and design of the main components of these two sets of mold. Blanking - Punching Compound Die four-pillar standard mold, bending mold using the middle pillar round standard mold and selected the appropriate stamping equipment. In addition, the final design of the mold stamping process to reach reasonable solutions, mold structure type is correct. Ensuring the accuracy of the relative position of the holes and the shape of the workpiece, to improve the machining accuracy. Such a structure designed to ensure reliable operation and stamping mold work product requirements of mass production. And the analysis of existing knowledge representation and its problems, as well as intelligent stamping die design features, the proposed method is based on knowledge representation and application of XML (eXtensible Markup Language) language. Knowledge reuse in design theory and conceptual model, based on research and analysis of the various stages of stamping die design knowledge reuse method to establish the level of design knowledge reuse and model, and analyzes presented in CAD, KM and CBR technology, based on how the way to achieve knowledge reuse throughout the design process

Key words: Blanking-punching compound die；Single-slot module processes；Stamping separated spaces；XML

第1章绪论

1.1冲压工艺概述

1.1.1 冲压工艺简介

冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。因为它主要用于加工板料制件，所以也称板料冲压。在机械制造中是一种高效率的加工方式。

冲压广泛应用于金属制品各行业中，尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。

冲压工艺有如下特点：

1.能冲压出其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件。比如，从仪器仪表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。

2.冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是有模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达IT10～IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需要在加工，便可满足装配和使用要求。

3.冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。

4.冲压加工生产效率极高，没有其它任何一种机械加工方法能与之相比。比如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，可达每分钟上千件。

5.材料利用率高，一般为70%～85%。因此冲压件能实现少废料或无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。

6.操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化生产。对操作工人的技术素质要求不高，新工人经短时培训便能上岗操作。

7.冲压的特点是模具制造时间长、制造成本高，故不适宜于单件小批量生产。另外，冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。

8.冲压模设计需要有很强的想象力与创造力，对于模具的设计者和制造者无论在理论、经验、创造力方面都要有很高的要求。

1.1.2 冲压模具的发展

近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到1~2μm，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到Ra≤1.5μm的精冲模，大尺寸（φ≥300mm）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。

1. 模具CAD/CAM技术状况

我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。

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工件图.gif

折弯模.gif

冲孔落料复合模5张.gif

内容简介：: 摘要本文的课题是支架的冲压工艺及模具设计，进行了落料冲孔复合模及折弯单工序模两套模具的设计。文中简要概述了选题的目的、意义、冲压件国内外现状和模具市场发展趋势。对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了这两套模具上的主要零部件。落料冲孔复合模采用四导柱标准模架，折弯模采用中间导柱圆形标准模架并选用了合适的冲压设备。此外，最后达到设计的模具冲压工艺方案合理,模具结构型式正确。保证了工件上孔和外形的相对位置的准确性，提高了加工精度。如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。并且通过对现有知识表达方法及其存在的问题、以及冲压模具智能化设计特点的分析,提出了基于XMLEXTENSIBLEMARKUPLANGUAGE语言的知识表达与应用方法。在设计知识重用理论及概念模型的基础上,研究分析了冲压模具设计各个阶段知识重用的方法,建立了设计知识重用的层次与模型,并分析提出了在CAD、KM和CBR技术基础上,如何实现整个设计过程的知识重用的方法关键词落料冲孔复合模；单工序折弯模；隔位冲压；XMLABSTRACTTOPICOFTHISPAPERISTHESTENTSTAMPINGPROCESSANDDIEDESIGN,CARRIEDOUTBLANKINGPUNCHINGANDBENDINGMODULUSCOMPOSITESINGLEMODESETSTHEMOLDDESIGNPROCESSTHISPAPERBRIEFLYOUTLINESTHEPURPOSE,SIGNIFICANCE,STAMPINGMOLDMARKETSITUATIONANDDEVELOPMENTTRENDOFDOMESTICANDINTERNATIONALTOPICSTHEPRODUCTWASANALYZEDTODETERMINETHEDETAILEDPROCESSESANDPROCESSSOLUTIONSFOLLOWINGTHEGENERALPROCEDUREOFSTAMPINGDIEDESIGN,CALCULATIONANDDESIGNOFTHEMAINCOMPONENTSOFTHESETWOSETSOFMOLDBLANKINGPUNCHINGCOMPOUNDDIEFOURPILLARSTANDARDMOLD,BENDINGMOLDUSINGTHEMIDDLEPILLARROUNDSTANDARDMOLDANDSELECTEDTHEAPPROPRIATESTAMPINGEQUIPMENTINADDITION,THEFINALDESIGNOFTHEMOLDSTAMPINGPROCESSTOREACHREASONABLESOLUTIONS,MOLDSTRUCTURETYPEISCORRECTENSURINGTHEACCURACYOFTHERELATIVEPOSITIONOFTHEHOLESANDTHESHAPEOFTHEWORKPIECE,TOIMPROVETHEMACHININGACCURACYSUCHASTRUCTUREDESIGNEDTOENSURERELIABLEOPERATIONANDSTAMPINGMOLDWORKPRODUCTREQUIREMENTSOFMASSPRODUCTIONANDTHEANALYSISOFEXISTINGKNOWLEDGEREPRESENTATIONANDITSPROBLEMS,ASWELLASINTELLIGENTSTAMPINGDIEDESIGNFEATURES,THEPROPOSEDMETHODISBASEDONKNOWLEDGEREPRESENTATIONANDAPPLICATIONOFXMLEXTENSIBLEMARKUPLANGUAGELANGUAGEKNOWLEDGEREUSEINDESIGNTHEORYANDCONCEPTUALMODEL,BASEDONRESEARCHANDANALYSISOFTHEVARIOUSSTAGESOFSTAMPINGDIEDESIGNKNOWLEDGEREUSEMETHODTOESTABLISHTHELEVELOFDESIGNKNOWLEDGEREUSEANDMODEL,ANDANALYZESPRESENTEDINCAD,KMANDCBRTECHNOLOGY,BASEDONHOWTHEWAYTOACHIEVEKNOWLEDGEREUSETHROUGHOUTTHEDESIGNPROCESSKEYWORDSBLANKINGPUNCHINGCOMPOUNDDIE；SINGLESLOTMODULEPROCESSES；STAMPINGSEPARATEDSPACES；XML0第1章绪论11冲压工艺概述111冲压工艺简介冲压是塑性加工的基本方法之一，它是利用安装在压力机上的模具，在室温下对材料施加压力使其产生变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和精度的制件的一种压力加工方法。因为它主要用于加工板料制件，所以也称板料冲压。在机械制造中是一种高效率的加工方式。冲压广泛应用于金属制品各行业中，尤其在汽车、仪表、军工、家用电器等工业中占有极其重要的地位。冲压工艺有如下特点1能冲压出其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件。比如，从仪器仪表小型零件到汽车覆盖件、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。2冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是有模具成型，模具制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达IT10IT14级，最高可达到IT6级，有的制件不需要在加工，便可满足装配和使用要求。3冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等特点。4冲压加工生产效率极高，没有其它任何一种机械加工方法能与之相比。比如，汽车覆盖件这样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，可达每分钟上千件。5材料利用率高，一般为7085。因此冲压件能实现少废料或无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。6操作简单，便于组织生产，易于实现机械化和自动化生产。对操作工人的技术素质要求不高，新工人经短时培训便能上岗操作。7冲压的特点是模具制造时间长、制造成本高，故不适宜于单件小批量生产。另外，冲压生产多采用机械压力机，由于滑块往复运动快，手工操作时，劳动强度大，易发生事故，故必须特别重视安全生产、安全管理以及采取必要的安全技术措施。8冲压模设计需要有很强的想象力与创造力，对于模具的设计者和制造者无论在1理论、经验、创造力方面都要有很高的要求。112冲压模具的发展近年来，我国冲压模具水平已有很大提高。大型冲压模具已能生产单套重量达50多吨的模具。为中档轿车配套的覆盖件模具内也能生产了。精度达到12M，寿命2亿次左右的多工位级进模国内已有多家企业能够生产。表面粗糙度达到RA15M的精冲模，大尺寸（300MM）精冲模及中厚板精冲模国内也已达到相当高的水平。1模具CAD/CAM技术状况我国模具CAD/CAM技术的发展已有20多年历史。由原华中工学院和武汉733厂于1984年共同完成的精神模CAD/CAM系统是我国第一个自行开发的模具CAD/CAM系统。由华中工学院和北京模具厂等于1986年共同完成的冷冲模CAD/CAM系统是我国自行开发的第一个冲裁模CAD/CAM系统。上海交通大学开发的冷冲模CAD/CAM系统也于同年完成。20世纪90年代以来，国内汽车行业的模具设计制造中开始采用CAD/CAM技术。国家科委863计划将东风汽车公司作为CIMS应用示范工厂，由华中理工大学作为技术依托单位，开发的汽车车身与覆盖模具CAD/CAPP/CAM集成系统于1996年初通过鉴定。在此期间，一汽和成飞汽车模具中心引进了工作站和CAD/CAM软件系统，并在模具设计制造中实际应用，取得了显著效益。1997年一汽引进了板料成型过程计算机模拟CAE软件并开始用于生产。21世纪开始CAD/CAM技术逐渐普及，现在具有一定生产能力的冲压模具企业基本都有了CAD/CAM技术。其中部分骨干重点企业还具备各CAE能力。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、九五“期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国PARAMETRICTECHNOLOGY公司PRO/ENGINEER，美国CV公司的CADSS，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及SPACEE,以色列公司的CIMATRON还引进了AUTOCADCATIA等软件及法国MARTADARAVISION公司用于汽车及覆盖件模具的EUCLIDIS等专用软件。国内汽车覆盖件模具生产企业普遍采用了CAD/CAM技术/DL图的设计和模具结构图的设计均已实现二维CAD，多数企业已经向三维过渡，总图生产逐步代替零件图生产。且模具的参数化设计也开始走向少数模具厂家技术开发的领域。在冲压成型CAE软件方面，除了引进的软件外，华中科技术大学、吉林大学、湖南大学等都已研发了较高水平的具有自主知识产权的软件，并已在生实践中得到成功2应用，产生了良好的效益。快速原型（RP）传统的快速经济模具相结合，快速制造大型汽车覆盖件模具，解决了原来低熔点合金模具靠样件浇铸模具，模具精度低、制件精度低，样样制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，它标志着RPM应用于汽车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着汽车车身试制、大型覆盖件模具的快速制造，近年来也涌现出一些新的快速成型方法，例如目前已开始在生产中应用的无模多点成型及激光冲击和电磁成型等技术。它们都表现出了降低成本、提高效率等优点。2模具设计与制造能力状况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应用。虽然如此，我国的冲压模具设计制造能力与市场需要和国际先进水平相比仍有较大差距。这一些主要表现在高档轿车和大中型汽车覆盖件模具及高精度冲模方面，无论在设计还是加工工艺和能力方面，都有较大差距。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点，可代表覆盖件模具的水平。虽然在设计制造方法和手段方面基本达到了国际水平，模具结构周期等方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动阀片多功能模具，已基本达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。汽车覆盖件模具制造技术正在不断地提高和完美，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，可以进行倾角加工超精加工。这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。模具表面强化技术也得到广泛应用。工艺成熟、无污染、成本适中的离子渗氮技术越来越被认可，碳化物被覆处理（TD处理）及许多镀（涂）层技术在冲压模具上的应用日益增多。真空处理技术、实型铸造技术、刃口堆焊技术等日趋成熟。激光切割和激光焊技术也得到了应用。312工艺方案的确定121Q235的性能Q235经退火处理后，其抗剪强度为260360MPA，其抗拉强度为330450MPA，其伸长率为32，其屈服点为200MPA，适合于做冲压材料。图11压板材料Q235生产批量大批量122方案确定方案一冲孔落料弯曲方案二落料，冲孔复合弯曲方案三落料，冲孔连续弯曲方案一单工序模，先冲孔再落料保证一定的精度，但主要适用于生产量较小或4单件生产，生产率较低，且多了一模具，生产周期长。方案二避免了多次定位的结构，并在冲裁过程中可以压料，工件较平整，较单工序模缩短生产周期。方案三根据生产量，模具可以采用复合模和连续模，但是连续模的结构复杂，对制造精度的要求高，连续模与复合模比较生产周期长，成本高，维护也困难。经过比较分析压板的模具设计采用方案二。123有关设计压板由落料冲孔和弯曲两工步成型，需要设计落料冲孔复合模和弯曲成型模。压板生产过程要求模具的结构简单，生产率高，将两副模具即落料复合模和弯曲模均设计成一模一腔。复合模设计成先落料再冲孔的结构，采用正装结构，废料落在凹模上，内孔不积存废料，胀力小，为节约材料凸凹模的最小壁厚取值要小；压弯时，毛坯可能会偏移，设有压料装置，弯曲后零件可能留在凸模上也可能留在凹模上要求有卸料和推件装置。5第2章复合冲压模具设计与计算21冲裁件的工艺设计211冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性分析是指冲裁件对冲裁的适应性，即冲裁件的形状结构、尺寸的大小及偏差等是否符合加工的工艺要求。冲裁件的工艺性是否合理对冲裁件的质量、模具的寿命和生产率有很大影响。压板的形状较简单，无过长的切口和过长的切槽冲孔的孔径不是很小，孔与孔之间、孔与边缘之间的距离无过小的现象。压板的内外形状有尖锐的清角，为提高模具的寿命，可将清角改为R1的圆角。压板的零件图上未标注尺寸公差，属未标注公差尺寸，可按IT14级确定尺寸公差。经分析压板符合冲裁工艺要求。212确定工艺方案及模具形式综上分析，冲裁件精度要求不高，尺寸不大，形状不复杂生产量为中批量生产，材料厚度，T08MM,且孔位精度无要求，采用手工送料、弹性卸料、自动漏料、导料销导料的冲孔落料复合冲裁模具结构形式。22毛坯尺寸的计算由于压板需要弯曲工序，需要在冲孔落料前计算毛坯的尺寸。在板弯曲时，可以认为弯曲前后的宽度和厚度保持不变。因此弯曲毛坯尺寸的确定是指长度展开尺寸的确定。根据应变中性层的意义，毛坯长度应该等于中性层的长度。因此弯曲件的展开长度等于各直边部分的各弯曲部分长度之和即L总L直边L弯曲21各个部分弯曲中性层长度L弯曲计算如下L弯曲/180RKT/18022式中弯曲中心角，（）；6R弯曲件内表面的圆角半径，MM；K中性层因素；T材料厚度，MM；应变中性层的曲率半径，MM；表21应变中性层因素KR/T01002505010152030405075K0300340380420440450470475048050铰链弯形时，毛坯展开长度公式为LA（RKT）/180604取L605MM23凹凸模间隙的选择冲裁间隙指凸、凹模刃口间隙的距离。冲裁间隙是冲压工艺和模具设计中的重要参数，它直接影响冲裁件的质量、模具寿命和力能的消耗，应根据实际情况和需要合理的选用。冲裁间隙有单面间隙和双面间隙之分。231冲裁间隙的分类根据冲裁件尺寸精度、剪切质量、模具寿命和力能消耗等主要因素，将金属材料冲裁间隙分成三种类型类（小间隙），类（中等间隙），类（大间隙）。232冲裁间隙对冲裁件的影响1、间隙过小时，由凹模刃口处产生的裂纹在继续加压的情况下将产生二次剪切，继而被挤入凹模。这样，制件端面中部留下撕裂面，而两头出现光亮带，在端面出现挤长的毛刺。毛刺虽长单易去除，只要中间撕裂不是很深，仍可用。2、间隙过大时，材料的弯曲与拉伸增大，拉伸应力增大，材料容易被撕裂，使制件的光亮代减小，圆角与断裂都增大，毛刺大而厚，难去除。所以随着间隙的增大，制件的断裂面的倾斜度的增大，毛刺增高。233间隙对尺寸精度的影响冲裁件的尺寸精度是指冲裁件的实际尺寸与公差尺寸的差值。间隙越小，则精度越高。这个差值包含两个方面的偏差，一是冲裁件相对于凸模或凹模尺寸的偏差，一是模具本身的制造偏差。其中凸、凹模间隙是影响凸模或凹模尺寸的偏差的主要因素。7当凸、凹模的间隙较大时，材料所受拉伸作用增大。冲裁完后，材料的弹性恢复使落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔孔径大于凸模直径。此时穹弯的弹性恢复方向与其相反，鼓薄板冲裁时制件尺寸偏差减小。在间隙较小时，由于材料受凸、凹模挤压力大，故冲裁完后，材料的弹性恢复使落料件尺寸增大，冲孔孔径减小。234间隙对冲裁力的影响随着间隙的增大，材料所受的拉力增大，材料容易断裂分离，因此冲裁力减小。但是继续增大间隙时，会因从凸、凹模刃口处产生的裂纹不重合，冲裁力减小。由于间隙的增大，使冲裁件的光亮面变小，落料尺寸小于凹模尺寸，冲孔尺寸大于凸模尺寸，因而使卸料力、推件力或顶件力也随之减小。但是，间隙继续增大时，因为毛刺增大，引起卸料力、顶件力也迅速增大。235间隙对模具寿命的影响冲裁模具的寿命通常以保证获得合格产品时的冲裁次数来表示。冲裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模刃口涨裂四种。间隙增大时可使冲裁力、卸料力等减小，因而模具的磨损也减小；但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具磨损，一般间隙为（1015T）时磨损最小模具寿命较高。间隙小时，落料件梗塞在凹模洞口的涨裂力也大。236确定合理间隙的理论依据由以上分析可见，凸、凹模对冲裁件质量、冲裁力、模具寿命等都有很大的影响。因此，在设计和制造模具时有一个合理的间隙值，以保证冲裁件的断面质量好，尺寸精度高，所需冲裁力小，模具寿命高。生产中常选用一个适当的范围作为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙ZMIN,最大值称为最大合理间隙ZMAX。设计与制造新模具时采用最小合理间隙值。确定合理间隙的理论根据是以凸、凹模刃口处产生的裂纹相重合为依据。可以计算得到合理间隙值，计算公式如下Z2T1TAN23TH0由上式可看出，间隙Z与材料厚度T、相对切入深度H0/T及破裂角有关。对硬而脆的材料，H0/T有较小值时，则合理间隙值较大。对软而韧的材料，H0/T有较大值，则合理间隙值较小。板厚越大，合理间隙越大。8由于理论计算在生产中不便使用，故目前广泛使用的是经验数据。237合理间隙的选择表22常用金属材料的冲裁初始间隙（双面）ZMAXZMINZ，由表可知，此复合模的最小双面间隙为ZMIN0090MM，最大双面间隙为ZMAX0120MM。24凹凸模制造方法及刃口尺寸的计算241凹凸模的制造方法凸、凹模的加工方法有两种凸、凹模分开加工法和凸、凹模配合加工方法。当凸、凹模分开加工时，模具具有互换性，便于模具成批量生产，但精度要求很高，制造困难，相应的会增加加工成本。凸、凹模配合加工适合于较复杂的、非圆形的模具，制造简单，成本低。鉴于上述分析，就零件图所需的凸、凹模宜采用凸、凹模配合加工。242凹凸模刃口尺寸的计算模具刃口尺寸精度等级是影响冲裁件尺寸精度等级的主要因素，模具的合理间隙值也是靠模具刃口尺寸及其精度来保证的。因此，在确定凹、凸模工作部分尺寸及其08、10、35、09MN、Q235、B3Q23540、50材料厚度最小值Z最小值Z最小值Z05002500100030001000350010060030003600420800400048005609004500540063100050002000600020007000201200700080010015009000300110003001200030200120005001400050016000509制造精度时，必须主要考虑到冲裁变形规律、冲裁件精度等级、模具磨损和制造特点等。实践证明，落料件尺寸由凹模刃口尺寸确定；而冲孔件尺寸由凸模刃口尺寸决定。所以，计算凸、凹模刃口尺寸时，应按落料和冲孔两种情况分别考虑。在生产过程中，凸、凹模刃口尺寸又因磨损而发生变化。凸模越磨越小，凹模越磨越大，结果使间隙越来越大。因此，在设计和制造模具时，取最小合理间隙值。1落料时，先确定凹模工作部分尺寸，其大小应取接近于或等于工件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凸模公称尺寸应比凹模公称尺寸小一个合理间隙值。2冲孔时，先确定凸模工作部分尺寸，其大小应取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损到一定尺寸范围内，仍能冲出合格工件。凹模公称尺寸应比凸模公称尺寸大一个合理间隙值。3对于落料件，一般标注单向负公差。假定工件的尺寸为D，工件公差为，则工件尺寸就是。冲孔件的公差一般为单向正公差，假定冲孔件的公称尺寸为D，0D工件公差为，则冲孔件公差为。若工件尺寸标注有正负公差，则应将正负偏差0D换成上述要求的等价的正公差或负公差，若工件没有标注公差，则工件公差按国家标准非配合尺寸的IT14级来处理。凹凸模配合加工，是指先加工凸模（或凹模），然后根据制好的凸模（或凹模）的实际尺寸，配做凹模（或凸模），在凹模（或凸模）上修出最小合理间隙值。其方法是把先加工出的凸模（或凹模）做为基准件，它的工作部分的尺寸作为基准尺寸，而与它配做的凹模（或凸模），只需在图纸上标明相应部分的凸模公称尺寸（或凹模公称尺寸），注明“尺寸按凸模（或凹模）配做，每边保证间隙”。这样基准件的制造公差P（或D）的大小就不在受凸、凹模间隙大小的限制，是模具制造容易。一般基准件的制造公差P（或D）。41落料落料时应以凹模为基准，在后配做凸模。落料凹模磨损后，刃口尺寸的变化有增大、减小、不变三中情况。10图21冲裁零件图凹模磨损后增尺寸增大时，凹模尺寸按公式计算，其中系数XDXDD0按IT14精度等级取值X05。尺寸72在磨损后增大，074MM，化为7237074723705074DXDD04/70721850尺寸375在磨损后增大，062MM，化为3781062378105062DXDD04/62037515尺寸12在磨损后增大，043MM，化为122150431221505043DXDD04/3012180尺寸10在磨损后增大，043MM，化为10215043111021505043DXDD04/3010180尺寸7在磨损后增大，036MM，化为71803671805036DXDD04/360790尺寸5在磨损后增大，030MM，化为5150351505030DXDD04/305750凹模磨损后尺寸减小时，凹模尺寸按计算。0DXD尺寸18磨损后减小，043MM，化为177854301778505043180DXD04/3018凹模磨损后尺寸不变时，按计算。82LLDDD或尺寸52在磨损后尺寸不变，074MM522DL874052093尺寸205在磨损后尺寸不变，052MM2052DL8520122050652冲孔落料时应以凸模为基准，然后配做凹模。落料凸模磨损后，刃口尺寸的变化有增、大减、小不、变三中情况。凸模磨损后尺寸增大时，凸模尺寸按公式计算，其中系数X0PXDP按IT14精度等级取值X05。凸模磨损后尺寸减小时，凸模尺寸按公式计算。PXDP0尺寸25磨损后尺寸减小，030MM，化为D4853凸模磨损后尺寸不变的有C1、C2，按计算。82LLPPP或尺寸25磨损后尺寸减小，030MM，化为D3853048505030PXDP004/3507525排样251排样的意义在大量和大批生产时，原始毛坯材料在冲压零件的成本中占60以上，因此节约材料和减少废料（既材料的经济利用率）具有很重要的意义。冲裁件在条料上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，还会影响到模具结构与寿命、生产率、工件公差等级、生产操作方便与安全等。因此，排样是冲裁工艺与模具设计中一项很重要的工作。排样是否合理，经济性是否好，可用材料利用率来衡量。利用率用下式来衡量2410HMK成NMHM成一个成品的重量，KGH一个零件的消耗定额,KG13M冲压原料的重量，KGN原材料上排样所得零件的数量，个252排样的方法同一个工件，可有几种不同的排样方法。采用最佳排样方法，应使工艺废料最少，材料利用率高。排样方法按有无废料可分为三种）有废料排样沿工件的全部外形冲裁。工件与工件之间、工件与条料侧边之间都存在有搭边废料。2）少废料排样沿工件的部分外形切断或冲裁，而废料只有冲裁刃之间的搭边或侧搭边。3）无废料排样工件与工件之间，工件之间，均无搭边废料。条料以直线或曲线的切断而得到工件。形特征、排样的形式又可分为直排、斜排、对排、混合排、多排及冲裁搭边等。根据零件的结构特点，选用如下的排样方式，每次冲压过程冲出一个零件。排样方式与零件在板料上的排布如下图图23零件排布图14253搭边、进距及材料利用率的计算1搭边排样时工件与工件之间及工件与条料之间留下的余料称为搭边及侧搭边。搭边使工件沿整个周边封闭冲裁时补偿送料的误差，并将其在模具上定位，以保证冲裁出完整的工件。搭边还可以保持条料有一定的刚度和强度，便于送进模具内。搭边值要合理确定。塔边值过大，材料利用率低。搭边值过小，在冲裁中将会被拉断，造成送料困难，且使工件产生毛刺，有时还会拉入凸模和凹模间隙中，损坏模具刃口，降低模具寿命。搭边值的大小取决于以下因素（1）材料的厚度材料的厚度越大，搭边值也越大。（2）材料的机械性能塑性好的材料，搭边值大；硬度高与强度大的材料，搭边值小。（3）工件形状工件外形越复杂，圆角半径越小，搭边值越大。（4）工件尺寸工件尺寸大，搭边值取大。（5）排样的形式对排的搭边值大于直排的搭边值。（6）送料和挡料的方式手工送料，有侧压板导料的搭边值可取小点。搭边值一般由经验确定，如表23所示。根据表，可取AA125MM。排样方式与塔边值决定后，条料的宽度与进距也可以决定。条料宽度的确定与模具是否采用侧压装置或侧刃有关。无侧压装置的条料宽度的确定；条料在送进过程中可能沿导料板的一侧，也可能沿另一侧，条料导向面的变化将使侧搭边值减小，为保证最小侧搭边值，条料宽度应加大些图24条料的宽度15表23搭边值的经验值搭边值卸料板形式条料厚度AA1025152518260250512221525051015251826101518282232弹性卸料板152020302434002522320250520300510101010152510151828固定卸料板15202030条料的宽度的计算B250012BAD）（式中B条料的公称宽度，MMD垂直于送料方向的工件尺寸,MMA1侧搭边,MMB0条料与导料板间的间隙,见表24条料宽度的公差，见表2416表24剪切条料公差及导料板与条料间的间隙值（MM）010102020303050B0B0B0B05004050709501000501060208041006100150060709111502200702080310051207BD2AB072225050206782MM6条料的宽度的公称尺寸为B782MM。2进距进距是每次将条料送入模具进行冲裁的距离，进距的计算与排样方式有关，进距是决定挡料销位置的依据。此工序为落料冲孔复合模，零件的进距A的计算公式为ABA26式中B平行于送料方向工件的宽度；A冲裁件之间的搭边值。进距ABA3752540MM3材料利用率的计算注取板材规格为900180015工件的有效面积S0192432MM2假设条料的长度为900MM，则条料上可以冲出的零件个数为N12243个取N122个523790N1800/7822302个取N23个17则一块板料上可以冲出的零件个数为NN1N506个假设条料的长度为1800MM，则条料上可以冲出的零件个数为N14493个取N144个523780N900/7821150个取N11个则一块板料上可以冲出的零件个数为NN1N484个显然第一种方法冲的零件比第二种方法冲的零件多，因此选择第一种方法6T1098324506601则材料的利用率为601。26冲裁力的计算及选择压力机261冲裁力的计算1计算冲裁力计算冲裁力的目的是为了选用合适的压力机、设计模具和检验模具强度。压力机的吨位必须大于冲裁力。一般平刃口模具冲裁时，冲裁力可按下式计算27KLTFP式中P冲裁力，N；F冲切断面积，MM2；L冲裁周边长度，MMT材料厚度，MM；材料抗剪强度，MPA；Q235的抗剪强度为216304MPA，取300MPA；K安全系数，一般取K13，考虑到模具刃口的磨损，凸凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度及偏差等因素。在冲裁高强度材料或厚度大、周边长的工件时，所需的冲裁力较大。如果超过现有压力机吨位，就必须采取措施降低冲裁力，主要有斜刃模具冲裁、阶梯模具冲裁和18加热模具冲裁几种方法。冲裁周边长度L72237522054331443382MM则冲裁力为PKLT1333821530019784KN2卸料力、顶件力与推件力的计算冲裁结束后，由于弹性变形的恢复，会使工件卡紧在凸模或凹模上，必须施加外力，将其取下。卸料力将紧箍在凸模上的料卸下所需的力推件力和顶件力将卡在凹模中的工件推出或顶出所需的力表25卸料力、推件力及顶件力的因数冲裁材料K卸K推K顶紫铜黄铜002006003009铝、铝合金0025008003007钢材料厚度MM01010505252565650060075004500550040050030040020030100065005000450025014008006005003卸料力、推件力及顶件力是由压力机和模具的卸料与顶件装置获得的。在选择压力机吨位和设计模具时，要根据模具结构来考虑卸料力、推件力与顶件力的大小，并作必要的计算。影响这些力的因素较多，主要有材料的机械性能和厚度，工件的形状和尺寸大小，凸、凹模间隙，排样的搭边大小及润滑情况等。生产中，常用下列经验公式计算28PK卸卸29N推推19210PK顶顶K卸、K顶、K推卸料因数、推料因数、顶件因数，其值见表25；P冲裁力，N；N卡在凹模孔内的工件数，NH/TH为凹模刃口直高度，T为工件材料厚度。卸料力004519784890KNPK卸卸推件力00519784989KN推推顶件力006197841187KNPK顶顶3压力中心的确定冲裁力合力的作用点称为冲模压力中心。为保证冲模平衡地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且与压力机滑块的中心线相重合，以防止模具工作时发生歪斜、间隙不均匀、导向磨损等。定压力中心主要对复杂冲裁模、多凸模冲孔模及连续模进行。通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。冲模压力中心的确定过程如下1）按比例绘出凸模工作部分的外形；2）0任意选定坐标轴XY。坐标轴的选定应使计算简便；3）计算各图形轮廓周长L1、L2、L3、L4LN代替冲裁力，以及各图形重心坐标X1,Y1、X2,Y2、X3,Y3、X4,Y4XN,YN；4）根据“合力对某轴的力矩等于各分力对同轴力矩的和”的力学原理，得到冲模压力中心坐标计算公式为211NLLXXX4321020NLLYYY43210因两腔是对称分布，则压力中心是1560YX4冲裁功的计算A05PT212式中A成形的过程的功，NMP成形工艺力和辅助工艺力之和,NT冲裁料厚度，MMPPPP19784890118721861KN冲卸顶冲裁功A05PT05218611516396NM262选择压力机冲压设备的正确选择及合理使用将决定冲压生产能否顺利进行，并与产品、模具寿命、生产效率、产品成本等密切相关。1压力机的类型1开式压力机在中、小型的冲裁件、弯曲件或拉深件的冲压生产中，主要选用开式压力机。2闭式压力机在大、中和精度高的冲压生产中，主要选用闭式压力机。3液压机在小批量和大型拉深、弯曲和成型件的生产中多选用液压机。打算内液压机一般不适于冲裁工作。4高速压力机用于大批量生产。通常于连续模和自动送料装置配套使用。5精压机用于精压和体积精压等工艺。6精冲压力机用于精冲工艺，采用专用精冲模具，也可在普通压力机上实现精冲。212压力机的选择原理冲压设备的选择主要是根据冲压工艺性质、生产批量大小、冲压件的形状、尺寸及精度要求等因素来决定的。冲压生产中常用的设备种类很多，选用设备时主要应考虑下述因素1冲压设备的类型和工作形式是否适用于应完成的工序，是否符合安全生产和环保的要求。2冲压设备的压力和功率是否满足应完成任务工序的要求。3冲压设备装模高度、工作台尺寸、行程等是否适合应完成工序所所使用的模具。4冲压设备的行程次数是否满足生产率的要求等。3选择压力机一般情况下所选压力机的标称压力大于或等于成型工艺力和辅助工艺力总和的13倍，对于工作行程小于标称压力行程的工序也可直按压力机的标称压力选择设备。因此压力机的标准压力必须大于冲裁力P19784KN。根据以上参数选用开式固定台压力机J2140型。它的部分技术参数如下表所示22表26开式固定台压力机J2325的部分技术参数公称压力/KN滑块行程/MM行程次数/（次/MIN）最大装模高度/MM连杆调节长度/MM250655510527055工作台尺寸/MM模柄孔尺寸/MM电动机功率/KW前后左右直径深度370360307022由压力机的参数可知压力机的封闭高度HMAX270MMHMIN215MM模具的封闭高度HMAX5MMHHMIN10MM2705H21510265H22527冲裁模主要零件的设计271凹模设计1凹模的刃口形式凹模的刃口形式有直壁刃口凹模如图27A、B和锥形刃口凹模（如图27C、D）。直辟刃口凹模刃口强度较高，刃口修磨后工作部分尺寸不变，制造方便，适用于冲裁形状复杂或公差等级要求较高的工件。但是在刃口孔内易于聚集废料或工件，增大了凹模的胀裂力、推件力和孔壁的磨损。磨损后刃口形成倒锥形状，可能使冲成的工件从孔口反跳到凹模表面上造成操作困难。A型一般适用于非圆形工件。B型适于圆形工件、需将工件或废料顶出的模具或复合冲裁模。锥形刃口凹模刃口强度较低，刃口尺寸在修磨后有所增大，但一般对工件尺寸和凹模寿命影响不大。工件或废料很容易从凹模孔内落下，孔内不易积聚工件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀裂力小，所以凹模的磨损及每次修磨量小。锥形刃口凹模适用于形状简单、公差等级要求不高、材料较薄的工件。23冲孔落料复合模凹模采用直壁刃口形式（B）。图25凹模的刃口形式图中凹模孔型参数如下表所示表27凹模空口主要参数主要参数材料厚度T/MMH/MM35010002022028035042241002000150180202403板料的厚度T08MM，取K028，则凹模厚度HKB720282016MM取H21MM凹模壁厚C（1520）H31542MM取C42MM则模具的外形尺寸为B2CB8872160MM11B2CB883751255MM22选取冲压模具凹模尺寸为160MM125MM21MM。凹模固定螺钉的大小如下表所示表29凹模厚度与螺钉的大小凹模厚度/MM1313191925253232螺孔大小/MMM4、M5M5、M6M6、M10M8、M10M10、M12根据表28选用M10内六角螺钉。采用螺钉固定时，钉孔到刃口边及钉孔之间的距离要有足够的距离，其最小值如下表表210螺孔到刃口边的最小距离螺钉孔M4M6M8M10M12M16M20M24淬火810121416202530A不淬火658101113162025B淬火71214171924283525淬火C不淬火53272凹凸模设计凸模固定端与模座直接接触时，当单位压力超过模座材料的许用压力时，模座表面就会损伤，为此应在凸模顶端与模座之间加一个淬硬垫板。通常凸模固定端面的压力超过8090MPA时（模座材料采用铸铁）或压力超过（80120MPA模座材料为Q235时需要加垫板。凸凹模固定端面的应力计算Q224因此凸模承受压力能力足够。27对于有导向装置的凸模，不发生失稳的允许凸模的长度270217MAXLPD2允许的凸模的最大长度,MMP冲裁力，ND凸模最小截面的直径，MM133144152506123KNKLTF2702704/5538MM50MMMAXL22613因此凸模长度满足要求。274定位零件的确定定位零件装置的作用是保证坯料的正确送进及在冲模中的正确位置。使用条料时，保证条料送进导向的零件有导料板、导料销等。导料销一般用两个，压装在凹模上的固定式，在卸料板上的为活动式。导料销多用于单工序模和复合模。挡料销是用来限制条料送进步距，抵住条料的搭边或工件轮廓的零件，起定位作用。挡料销分为固定挡料销和活动挡料销。为保证导料销与凹模刃口间的距离，导料销选用挡料销的形式。图26固定挡料销结构尺寸查相关手册，取H3MM，D10MM，D4MM，L13MM。275卸料与推料装置1卸料装置卸料装置的主要作用是把材料由凸模上卸下，有时也可作压料板，以防止材料变形，并能帮助送料导向和保护凸模。卸料装置有刚性与弹性卸料板和废料切刀等形式。固定卸料板结构简单，但卸料力大。弹性卸料板卸料力小，一般用于材料厚度小于等28于15MM的冲裁。卸料半选用弹性卸料板，弹性材料选择橡胶。卸料板的厚度值与凹模宽度有关，其值如下表212卸料板厚度的选择MM卸料板宽度B/MM材料厚度T/MM505080801251252002000881012141608151012141618则卸料板的厚度选择16MM。卸料用弹性元件有弹簧、橡胶、气垫三种它们的性能不同，要根据需要选择。目前国内小型压力机中常用的弹性元件是弹簧和橡胶。与弹簧相比橡胶的刚度要大些，因此要求卸料力大而行程小的模具应选择橡胶，反之则选择弹簧。冲裁复合模中选择橡胶。卸料和顶件用硬橡胶，拉边多选用软橡胶。弹性橡胶选用具聚氨脂。根据模架初选弹性元件的直径D45MM，考虑预压缩量和工作过程的压缩，最大压缩量一般不超过35，最小取10。取25，则HHH40MM。弹性元件的乘压作用力PFE218P弹性元件的乘压力，NF弹性元件的受力作用面积，MM2E弹性元件的弹性模量，MPAE近似弹性模量，MPA,C修正因数H弹性元件的高度，MMH弹性元件的压缩量,MME和C根据冲压及模具设计表328聚氨酯橡胶的形状系数近似弹性模量查出E375MPA和329KE实验族的修正系数曲线查出C125。PFCEEC42DDH29125375251381KN4102校核弹性卸料力P卸89KN2软钢板350MPAB1420黄铜15531铝、锌5642323模具工作部分设计1凹、凸模半径35当弯曲件的相对弯曲半径R/T较小时，并且没有特殊要求是，则凸模圆角半径R就等于工件的弯曲半径RI，但必须大于最小弯曲圆角半径。P凹模圆角半径R的大小对弯曲力和工件质量均有影响。过小的圆角半径会使工件D表面擦伤，甚至出现压痕。凹模两边的圆角半径应一致，以免弯曲工件时，使毛料发生偏移。在生产中，凹模圆角半径通常根据材料的厚度选取当T2MM时，R36TD当T24MM时，R23T当T2MM时，R2TD根据以上取R15MM，R45MM。PD2凹模深度凹模深度尺寸H的大小与弯曲件的形状及弯曲方式有关对于V形弯曲件凹模深度如果选取得太小，则工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹太大，不平直，要影响零件的质量。查冲压工艺与模具设计表412，取H7MM。3凹、凸模间隙对于V形弯曲模，凸模和凹模之间的间隙是有调节压力机的装模高度来控制的。该弯曲模具属于V形弯曲，故此处无需计算。4凹、凸模工作部分尺寸与公差弯曲件为单向公差A时，凹模尺寸为0AA3/433DD0式中LD凹模工作部分尺寸,MM；L工件公称尺寸,MM；工件公差,MM；D凹模,凸模制造公差,MM，按IT7级选取，可取/4。当尺寸A34时，062MM，化为3431D062AA3/434310750620D04/0338515436弯曲件为单向公差A时，凸模尺寸为P0AA1/4340P式中凸模制造公差,MM，按IT7级选取，可取/4。P当尺寸A15时，025MM，化为1375P025AA1/4137502502500P4/14462当尺寸A3时，025MM，化为2875P250AA1/42875

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