冲压模具-轿车电动座椅马达安装支架切边、冲孔模设计毕业论文

1、摘要模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。 对冲压生产而言，单工位模具结构单一，生产效率低，而且钣金零件不能过于复杂，否则就需要多副单工位模具才能实现。如果复合模进行冲压生产，就可以改变这些缺点。相比较而言，复合模生产效率高，结构紧凑，一套模具能完成若干工序，大

2、大地减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转周期，从而提高了生产率。利用复合模进行生产，还可以提高冲压件的质量。在复合模中几道冲压工序是在同一工位上完成的，不用重新定位，可以避免重新定位产生的误差，从而保证了冲压件的位置精度。冲压件内、外形的同轴度偏差可达0.02mm0.04mm，特别适合薄料（厚度t可小至0.05mm）的冲裁。另外，复合模对用料的要求没有连续模那样严格，不规则的边角材料也能使用。关键词：模具，复合模，精度AbstractDie technology combines mechanical, electronic, chemical, optical, mater

3、ials, computers, sophisticated monitoring and information network, and many other disciplines, is a comprehensive multi-disciplinary engineering. Die technology trend is toward larger die, more sophisticated, more complex and more economical direction, die products, continuously improve the technica

4、l content, die manufacturing cycles are shorter and die production towards information technology, non-map, refinement, the direction of automation, tooling companies toward technology integration, well-equipped technology, production batch of brand, management, information technology, international

5、 business direction. Of the stamping, the single-station single die structure, low productivity, and sheet metal parts can not be too complicated or requires more than a single station die, vice can be realized. If the composite die for stamping, you can change these defects. In comparison, compound

6、 die high efficiency, compact structure, a die to complete a number of processes, greatly reducing the die and the number of occupied stamping equipment, reducing operating and working capital cycle, thereby increasing productivity. Production using the composite model, but also can improve the qual

7、ity of stamping. Several Road in the composite die pressing process is completed at the same station, and do not re-orientation, re-positioning to avoid the error produced, thus ensuring the accuracy of stamping position. Stamping, the shape of the coaxial deviations up to 0.02mm 0.04mm, particularl

8、y suitable for thin material (thickness t can be as small as 0.05mm) of the blanking. In addition, the composite model of the raw material, not as strict continuous mode, irregular edges materials can also be used.Keywords:Die, Compound Die, Accuracy目录1绪论-11.1 概念-11.2 我国模具发展的历史-11.3 冲压模的市场情况-11.4 冲压

9、模水平状况-21.5 冲压模的发展重点及展望-41.6 复合模的特点-72 总体设计-82.1 零件图-82.2 工艺方案的确定-82.3 复合模的设计-112.4 冲裁力的计算-122.5 卸料力、推件力和顶件力的计算-132.6 压力机所需总冲压力的计算-142.7 压力机吨位和型号的选择-142.8 压力中心的计算-143成型零件的设计-153.1 设计原则-153.2 凸、凹模的设计及计算-154各种机构的设计-304.1 卸料装置-304.2 凸模固定板-314.3 垫板-324.4 其他结构零件-324.5 模具的闭合高度-335典型工作零件的制造工艺-345.1 成型凸模的制造工

10、艺-345.2 落料凹模的制造工艺-356 模具的工作原理-36参考文献-37致谢-381 绪论1.1、概念冷冲压是在常温下利用冲压模具在压力机上对板料施加压力，使其产生分离或变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件的加工方法。冷冲压是建立在金属塑性变形的基础上的一种先进的金属加工方法。由于冷冲压加工的零件形状、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等不同，其冲压方法多种多样，但概括起来可分为分离工序和变形工序两大类。分离工序是将冲压件或毛坯沿一定的轮廓相互分离；变形工序是在材料不产生破坏的前提下使毛坯发生塑性变形，形成所需要的形状及尺寸的制件。冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立

11、体压制（体积冲压）。冷冲压工艺与其他的加工方法相比，有以下的特点：1）用冷冲压加工方法可以得到形状复杂、用其他加工方法难以加工的工件，冷冲压件的尺寸精度是由模具保证的，因此，尺寸稳定，互换性好；2）材料利用率高、工件重量轻、刚性好、强度高、冲压过程耗能少，工件的成本较低；3）操作简单劳动强度低、易于实现机械化和自动化、生产率高；4）冲压工艺中所用的模具结构一般比较复杂，生产周期较长、成本较高，在单件、小批量生产中采用冲压工艺受到一定的限制，冲压工艺多用于成批、大量生产，由于板料零件具有重量轻、有足够的强度和刚度，可以根据不同的用途采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件，以满足产品需要。1.2、我

12、国模具发展的历史根据考古发现，早在2000多年前，我国已有冲压模被用于制造铜器，证明了中国古代冲压成型和冲压模方面的成就在世界领先。1953年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该厂于1958年开始制造汽车覆盖件模具。我国于20世纪60年代开始生产精冲模具。在走过了漫长的发展道路之后，目前我国已形成了300多亿元的各类冲压模的生产能力。我国冲压模无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。一些低档次的简单冲模，已趋供过

13、于求，市场竞争激烈。1.3、冲压模的市场情况据中国模具工业协会发布的统计材料，2004年我国冲压模总产出约为220亿元，其中出口0.75亿美元，约合6.2亿元。 而根据我国海关统计资料，2004年我国共进口冲压模5.61亿美元，约合46.6亿元。从上述数字可以得出2004年我国冲压模市场总规模约为266.6亿元。其中国内市场总需求为260.4亿元，总供应约为213.8亿元，市场满足率为82%。在上述供求总体情况中，有几个具体情况必须说明：一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模总体满足率，这些模具的

14、发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模市场总体满足率；二是由于我国的模具价格要比国际市场低格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好，2005年冲压模出口达到1.46亿美元，比2004年增长94.7%就可说明这一点；三是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。1.4、冲压模水平状况近年来，我国冲压模水平已有很大提高。大型冲压模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国内也能生产了。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

15、粗糙度达到Ra1.5m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。1.4.1、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年共同完成的精冲模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CI

16、MS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件模具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

17、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的CAD/CAM系统。如美国EDS的UG，美国Parametric Technology公司的Pro/Engineer，美国CV公司的CADS5，英国DELCAM公司的DOCT5，日本HZS公司的CRADE及space-E，以色列公司的Cimatron，还引进了AutoCAD、CATIA等软件及法国Marta-Daravision公司用于汽车及覆盖件模具的Euclid-IS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

18、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，并已在生产实践中得到成功应用，产生了良好的效益。快速原型(RP)与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，样件制作难等问题，实现了以三维CAD模型作为制模依据的快速模具制造，并且保证了制件的精度，为汽车行业新车型的开发、车身快速试制提供了覆盖件制作的保证，它标志着RPM应用于汽车车身大型覆盖件试制模具已取得了成功。围绕着

19、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。 1.4.2、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

20、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，在轿车模具国产化进程中前进了一大步，但在制造质量、精度、制造周期等方面，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

21、应用已越来越多。NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工和超精加工。这些都提高了模具型面加工精度，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。激光切割和激光焊接技术也得到了应用。 1.4.3、专业化程度及分布状况 我国模具行业专业化程度还比较低，模具自产自配比例过高。国外模具自产自配比例一般为30%，我国冲压模自产自配比例为60%。这就对专业化产生了很多不利影响。现在，技术要求高

22、、投入大的模具，其专业化程度较高，例如覆盖件模具、多工位级进模和精冲模等。而一般冲模专业化程度就较低。由于自配比例高，所以冲压模生产能力的分布基本上跟随冲压件生产能力的分布。但是专业化程度较高的汽车覆盖件模具和多工位、多功能精密冲模的专业生产企业的分布有不少并不跟随冲压件能力分布而分布，而往往取决于主要投资者的决策。例如四川有较大的汽车覆盖件模具的能力，江苏有较强的精密冲模的能力，而模具的用户大都不在本地。1.5、冲压模的发展重点与展望发展重点的选取应根据市场需求、发展趋势和目前状况来确定。可按产品重点、技术重点和其他重点分别叙述。 1.5.1、冲压模产品发展重点冲压模共有7小类，并有一些按其

23、服务对象来称呼的一些种类。目前急需发展的是汽车覆盖件模具，多功能、多工位级进模和精冲模。这些模具现在产需矛盾大，发展前景好。 汽车覆盖件模具中发展重点是技术要求高的中高档轿车大中型覆盖件模具，尤其是外覆盖件模具。高强度板和不等厚板的冲压模及大型多工位级进模、连续模今后将会有较快的发展。 多功能、多工位级进模中发展重点是高精度、高效率和大型、高寿命的级进模。 精冲模中发展重点是厚板精冲模大型精冲模，并不断提高其精度。 1.5.2、冲压模技术发展重点当前，整个工业生产的发展特点是产品品种多、更新快、市场竞争激烈。为了适应用户对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切需求，模具将有如下发展趋势：（1

24、）模具日趋大型化。这一方面是由于用模具制造的零件日渐大型化，另一方面也是由于高生产率要求而发展的一模多腔（现在有的已达到一个模几百腔）所致。（2）模具的精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5m，现在已达2m3m，不久1m精度的模具即将上市。随着零件微型化及精度要求的提高，有些模具的加工精度要求在1m以内，这就要求发展超精加工工艺。（3）多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的，一副多功能模具除了冲压成形零件外，还担负着叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小机、电器及仪

25、表的铁芯组件等。（4）随着汽车工业的快速发展，服务于汽车生产的模具近年来也快速发展。汽车模具种类很多，其中；中压模具和塑料模具是用量最大的两大类。此外，还有铸造模具、锻造模具、橡胶模具、粉末冶金模具及拉丝模具和无机材料成形模具等。在汽车工业十分发达的国家，为汽车服务的模具往往要占到其全部模具生产量的40%以上。经过多年发展，我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的1/3左右，其中，冲压模具要占一半左右。由此可见，汽车冲压模具在模具行业和汽车工业中的重要地位。尤其是汽车覆盖件模具直接关系到汽车车型，因此其地位尤为重要。（5）模具标准件的应用将日渐广泛。模具标准化及模具标准件的应用能极大地

26、影响模具制造周期。使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本，因此模具标准件的应用必将日渐广泛。（6）快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量生产的时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75% 以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期愈短愈好，开发快速经济模具越来越引起人们的重视。例如研制各种超塑性材料来制作模具，用环氧（E）、聚酯（P）或其中填充金属（M）、玻璃（G）等增强制制作简易模具，这些模具的主要特点是制造工艺简单，精度易控制，收缩率较小，价格便宜，寿命较高。（7）随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比

27、例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。（8）模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广CAD/CAE/CAM技术的应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具CAD、CAM技术应向宜人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具CAD、CAM系统专用化程度。为了提高CAD、CAE、CAM技术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高速加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和高速电加工及快速制模技术。高精度

28、加工目前主要是发展模具零件精度1m以下和表面粗糙度Ra0.1m的各种精密加工。提高模具标准化程度，搞好模具标准件生产供应也是冲压模技术发展重点之一。为了提高冲压模的寿命，模具表面的各种强化超硬处理等技术也是发展重点。对于模具数字化制造、系统集成、逆向工程、快速原型/模具制造及计算机辅助应用技术等方面形成全方位解决方案，提供模具开发与工程服务，全面提高企业水平和模具质量，这更是冲压模技术发展的重点。1.5.3、其他发展重点及展望其他发展重点及展望的内涵十分丰富，这里只就管理、专业化与标准化及行业调整三个方面作一些分析。 企业管理是一个系统工程，是一门学问，是科学技术。与工业发达国家模具企业相比，

29、在某种意义上说，我们的管理落后更甚于技术落后。因此改进管理十分重要，且任务繁重，目前模具企业的管理有许多形式，各有其适应对象，但搞好信息化建设，逐步实现信息化管理已成为发展方向，行业也对此有共识。 由于历史和体制上的原因，我国模具专业化和标准化水平一直很低，其中冲压模具的专业化比塑料模和压铸模更低。这在一定程度上妨碍了冲压模具的发展。根据国内外模具专业化情况来看，专业化可以有多层意思：(1)模具生产独立于其他产品生产，专业生产模具外供；(2)按模具种类划分，专门从事某一类模具(如冲压模具)生产；(3)在某一类模具中，按其服务对象或模具工艺及尺寸大小，选取该类模具中的某种模具(例如汽车覆盖件模具

30、、多工位级进模具、精冲模具等等)进行专业化生产；(4)专业生产模具中的某一些零件(如模架、冲头、弹性元件等)供给模具生产企业；(5)按工序开展专业化协作。例如目前社会上专门从事模具设计的公司、专门进行加强加工或电加工协作的企业、专门接受测量或热处理委托业务的企业及专门从事抛光业务的企业等等。这种多层次的专业化促进了模具行业的发展。因此也是发展重点。1.6、复合模的特点（1）生产效率高。复合模结构紧凑，一套模具能完成若干工序，大大地减少了模具和占用的冲压设备的数量，减少了操作人员和周转周期，从而提高了生产率。（2）提高冲压件的质量。在复合模中几道冲压工序是在同一工位上完成的，不用重新定位，可以避

31、免重新定位产生的误差，从而保证了冲压件的位置精度。冲压件内、外形的同轴度偏差可达0.02mm0.04mm，特别适合薄料（厚度t可小至0.05mm）的冲裁。（3）复合模对用料的要求没有连续模那样严格，不规则的边角材料也能使用。（4）复合模的结构较复杂。复合模的结构比单工序模复杂，加工难度大，对模具知道精度要求高，制造周期相对较长，因此模具的成本显著增加。（5）某些带狭窄面的工件受到凹凸模强度的限制不能用复合模加工。2 总体设计2.1、零件图本次课题来源于上海申驰汽车配件有限公司，该零件是汽车安装的马达支架，量一般，精度要求高，且要求工件无毛刺。采用单工序模生产，能降低产品的制造成本和模具制造的难

32、易程度，且能保证产品质量。工件材料：08钢；材料厚度：1.5mm；生产批量：一般；零件尺寸：如下图图2-1 工件三视图图2-2 工件外形尺寸图2-3 冲孔B尺寸图2-4 异形冲孔A尺寸按数字模型尺寸确定2.2、工艺方案确定此零件为汽车安装马达支架，量一般，形状非对称，外形较复杂，形状尺寸为447.5x148.7x192.7。总共分为12道工序，我的课题是其中的第三道，即冲孔、切边复合模。我需要完成的工作是在第二道工序的基础上冲5个孔，以及切出需要的外形。图2-5 经过12道工序加工后的零件图2-6 第二道工序图2-7 第三道工序由于我们所设计的模具需要应用于实际生产，仅仅考虑理论上的可行性是不

33、够的，还需要考虑模具的寿命、工人操作加工的难易度、生产的经济性等条件。根据课题要求，完成切边、冲孔，可以有以下几种方案：A、级进模级进模，由多个工位组成，各工位完成不同的加工，各工位顺序关联，在冲床的一次行程中完成一系列的不同的冲压加工。应用级进模可以完成切边、冲孔的加工。但是考虑到加工工件的实际尺寸，以及需要的加工精度，实际生产加工时缺乏相应的载体，所以放弃此方案。B、用机械手传送的单工序模此方案同样可以完成切边、冲孔的加工，加工原理同级进模，但是此课题来源厂家无相关设备，且此方法成本高昂，所以此方案也不适合。C、单工位复合模相对其他冷冲压结构而言，它具有以下一些优点：工件同轴度较好，表面平

34、直，尺寸精度较高； 生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再生产。确定是否才用复合模还要考虑一下几个方面：（1）生产批量：由于复合模成本较高，小批量生产时宜采用单工序模，几个单工序模可能比一套复合模成本还低，在大批量生产时适合使用复合模。（2）冲压工件的精度：当冲压件的尺寸或同轴度、对称度等位置精度要求较高时，应考虑采用复合模；对于形状复杂，重新定位可能产生较大误差的冲压工件，也应采用复合模。（3）复合工序的数量：一般复合模的工序数量在四工序以下，否则模具过于复杂，同时模具的强度、刚度、可靠性也随之下降。综合分析产品的工艺性、产量、精度要求、经济性等，决定采用单工位复合模

35、方案。2.3、复合模的设计复合模中每个工序的设计、计算与单工序模相同。在进行复合模结构设计时需要注意以下几个方面曲柄压力机的许用负荷曲线与复合模压力曲线的关系。由于复合模的工作行程往往较大，尤其是落料、拉深复合模，落料在先，拉深在后，一般落料力较大，拉深力较小，这与压力机的许用负荷曲线的变化趋势相反，所以容易产生超载。设计复合模时要注意校核。（1）复合模中的凸凹模设计。由于复合模中的凸凹模（既是某工序的凸模同时又是另一工序的凹模）的壁厚是冲压件的尺寸决定的，而凸凹模的壁厚受强度限制不能过薄，因此其厚度应大于最小壁厚。当凸凹模装于上模时，内孔不积存废料，凸凹模胀力小，其最小壁厚可按下式确定：冲裁

36、硬材料时 =1.5t冲裁软材料时 t当凸凹模装于下模时，凸凹模口中存有废料。张口受胀力大，此时壁厚要大些，其最小壁厚参考冲压模具简明设计手册中P225表6.3。（2）复合工序的先后顺序排列应有利于成形及模具制造、维修。例如落料拉深冲孔的复合顺序是有利于成形的。又如冲孔落料复合时，为使凸凹模刃磨方便，两工序应同时进行。（3）复合模选用的模架。由于复合模的精度较高，因此也应选用精度较高的模架。对要求精度较高的小间隙薄料冲裁复合模，应采用球面浮动式模柄，使之可自动微调，避免因导向精度误差或冲压设备和模具的安装误差对模具产生不利影像，保证模具安全，提高使用寿命。应当注意的是，当采用浮动模柄时，导柱不能

37、离开导套，否则可能产生严重的机床和人身事故，（4）注意模具各部位的配合与精度要求。一般情况是：A、凸凹模、凸模和凹模当采用窝座定位配合时，嵌入深度一般可采用510mm；B、顶杆、模柄采用双边间隙为0.05mm的间隙配合；C、顶件器与凹模孔之间采用0.05mm的单边间隙，顶件器在顶件终了时应突出凹模端面0.05mm；D、卸料板工作面应高出凸模端面0.3-0.5mm；（5）复合模工作部分零件的材料选用。复合模工作部分零件应选用加工性能好，耐磨性好、淬透性高、热处理变形小的材料。2.4、冲裁力的计算在冲裁模设计中，冲压力是指冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称，它是冲裁时选择压力机、进行模具设计、校

38、核模具强度和刚度的重要依据。冲裁力是冲压过程中凸模对板料的压力，它是随凸模行程而变化的，对冲裁力有直接影响的因素主要是板料的力学性能，厚度与冲裁件轮廓周长，但是，冲裁间隙刃口锋利程度、冲裁速度、润滑情况等也对冲裁力有较大影响。综合考虑上述影响因素：得冲裁力公式：F=KL（2-1）式中，K：系数，通常取1.3；L:冲件剪切周边长度，(mm)；：冲裁件的料厚，取1.5mm；：冲裁件的抗剪强度，MPa。计算冲件剪切周边长度，由于凸模多为异形凸模，因此在采用传统计算时充分运用已完成的三维模型。在计算冲件剪切周边长度时，运用抽取曲线按钮将排样图模型的面上曲线提取出来，然后删去多余曲线。运用分析选项中圆弧

39、长选项，进行计算。L=1531.3121+53.8829X4+78.8435=1825.6872mm，取L=1826mm。查冲模设计手册表，=260-360MPa，取=300MPa所以F=1068.21KN2.5、卸料力，推件力和顶件力的计算影响这些力的因素较多，主要有材料力学性能和料厚；冲件形状和尺寸大小；凸、凹模间隙大小。F卸=K卸F（2-2）F推=nK推F（2-3）F顶=K顶F（2-4）n-梗塞在凹模内的冲件数，n = h/t，h为凹模直刃高度，t为料厚查冲模设计手册, t 3，h=3，n=3/1.5=2。查冲模设计手册P68表3-15、3-16卸料力、推件力、顶件力系数，得：系数K卸=

40、0.015-0.03,取K卸=0.03；系数K推=0.03-0.05，取K推=0.05；系数K顶=0.04-0.06，取K顶=0.05。F=1068.21KNF卸=K卸F=0.03=32046.3NF推=nK推F=20.05=NF顶=K顶F=0.05=53410.5N2.6、压力机所需总冲压力的计算计算总冲压力的时候，只能计算同时发生的力。我所设计的模具需要的总压力包括冲压力、卸料力、推件力和顶件力。F总=F+ F卸+ F推+ F顶（2-5） F总=+32046.3+53410.5=.8N2.7、压力机吨位和型号的选择查上海申驰汽车配件有限公司内部压力机型号，选择JH21-160型压力机，其参

41、数如下：模具闭合高度的确定：冲模的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，以经验公式为依据得Hmax-5mmHHmin+10mm，如果冲模的闭合高度大于压力机的最大装模高度时，冲模不能在该压力机上使用。反之，小于压力机最小装模高度时，可加经过磨平的垫板。参考该压力机的技术规格参数Hmax=450mm, Hmin=350mm。故该模具的闭合高度应在445mm至355mm之间2.8、压力中心的计算为了保证压力机和模具正常工作，必须使冲模的压力中心与压力机的滑块中心线相重合，否则在冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸、凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其他零

42、件的损坏，甚至还会引起压力机导轨磨损。压力中心求法如下：（1）求各个冲裁凸模的冲压力。（2）选定平面直角坐标系统，用观察法直观求出各个冲裁凸模的压力中心。（3 ）求冲裁以外的其它各个凸模的冲压力，这些凸模的压力中心一般可凭借视察法决定。（4 ）设整副冲模凸模的冲压力分别为P1、P2、P3 到Pn，其相应的压力中心分别为（1，1）、（2，2）、（3，3）到（n，n），则整副冲模的压力中心坐标（x，y）可按以下两式求得：（2-6）（2-7）图2-8 工件投影图由于工件外形较复杂，用解析法求压力中心不仅计算困难，且不精确，通过AutoCad的“面域/质量特性”功能，可以方便、精确的求得工件的压力中心

43、。结果如下：X: 554.0188，Y: 365.3520。3 成型零件的设计凸模和凹模直接担负着冲压工作。由于加工性质不同，凸模与凹模的形状，结构也不同。3.1、设计原则1.尽量选用成熟的模具结构或标准结构。2.模具要有足够的刚性，以满足寿命和精度的要求。3.结构应尽量简单、实用，要具有合理的经济性。4.能方便地送料，操作要简便安全，出件容易。5.模具零件之间定位要准确可靠，连接要牢固。6.要有利于模具零件的加工。7.模具结构与现有的冲压设备要协调。8.模具容易安装，易损件更换方便。3.2 凸、凹模的设计与计算由于落料件的实际尺寸基本与凹模刃口尺寸一致，所以落料时应先计算凹模刃口尺寸，再改变

44、凸模刃口尺寸，以获得合理的冲裁间隙值。而冲孔时孔的实际尺寸基本与凸模刃口尺寸一致，因此应先计算凸模刃口尺寸，合理冲裁间隙值靠改变凹模刃口尺寸获得。本设计采用切外形冲裁，所以先确定凸模的尺寸。3.2.1、凹模结构设计1、凹模类型圆凹模：小直径冲孔用圆凹模可用于圆孔或异形孔的冲裁。冲异形孔时圆凹模须有定位措施以防止转动。为便于加工，异形孔圆凹模可由两半拼成。镶拼凹模：镶拼凹模一般适用于较薄材料的冲压加工，它具有精度高、容易加工、更换方便等特点。2、凹模的镶拼形式。镶拼形式应根据孔的形状、凹模工作时受力状态以及模具结构而合理地选用。常用的镶拼形式有：局部镶拼：对于凹模孔的个别易磨损部位或孔形复杂、加

45、工较困难处可以采用局部镶拼形式。镶片迭合：适用于凹模具有较多小间孔的窄孔。这类凹模可以采用多片形状相同或类似的镶片叠合而成，精度高又简化了制造工艺。径向拼合：对于具有放射形状的圆形类凹模孔，应按径向线（或近似径向）进行拼合，这样可以获得形状相同的拼块。单孔拼合：凡孔形对称起且两端呈圆弧形的，一般应按对称中心线进行拼合。对于孔形虽对称，而两端不是圆弧形的，一般不宜采用按对称中心线分成两半，而应按孔的交角延长线分割，也按圆弧径向分割。多孔拼合。多恭维连续莫的凹模孔，一般都较为复杂，孔与孔之间的尺寸精度要求高，用整体凹模很难保证要求，应分为多块拼合。大型凹模拼合形式。大型凹模由于受到大锻件、热处理变

46、形以及加工设备的限制，其凹模宜采用分段拼合形式。参考工件形状和尺寸要求，采用大型凹模拼合形式，便于加工制造以及热处理的进行。3、拼合面的设计为了保证拼合的多孔凹模的孔形和孔距精度，拼合面的位置的选择应考虑修磨和调整方面。尽量减少和避免修磨工作面，必要时以适当增加拼块分段来满足上述要求。图3-1 拼合面设计4、凹模固定方式镶拼凹模的固定方式有以下几种（1）板式固定法（2）框式固定法（3）压板式固定法（4）大型镶拼凹模分段固定法（5）低熔点合金浇注固定法 综合考虑工件厚度以及精度要求，采用大型镶拼凹模分段固定法5、凹模材料凹模的刃口应具有高的耐磨性，并能承受冲裁时的冲压力，因此因有高的强度与刚度、

47、适合的韧性，所以对凹模进行淬火热处理，使其热处理硬度达到HRC5862。6、凹模尺寸（1）凹模厚度：根据冲模设计手册P639图14-15冲裁力F= KL =1.3X1531.3121X1.5X300=.5785n所以H=44mm考虑到工件外形以及生产需要，H1=46mm，H2=58mm如图图3-2 H1图3-3 H2（2）凹模壁厚：c=(1.5-2)H（3-1）取系数为1.5C1=1.546=69mmC2=1.558=87mm考虑到凹模上需要留有螺钉、圆柱销等的安装位置，以及工件外形比较复杂， 尺寸按数字模型确定。（3）凹模外形尺寸根据结构和壁厚，确定凹模外形尺寸为590mm340mm。7、凹

48、模座凹模座的外形尺寸与凹模板相同，取H凹模座=30mm8、固定板、垫板考虑到生产需要以及方便整修，采用在凹模座上安装5块辅助固定板的形式。固定板的外形和尺寸如下图，异形部分尺寸按数字模型确定，厚度为凹模板的0.50.8倍。取H固定板=25mm（固定板2、3）取H固定板=33mm（固定板1、4、5）图3-4 固定板1图3-5 固定板2图3-6 固定板3图3-7 固定板4图3-8 固定板5考虑到冲孔凸模的安装，在固定板2、固定板3与凹模座之间通过垫板连接固定。垫板的平面形状和尺寸与辅助固定板相同，厚度一般为610mm。充分考虑结构，厚度采用8mm3.2.2 凸模结构设计1、凸模有两种基本类型：（1

49、）直通式凸模，其工作部分和固定部分的形状与尺寸做成一样。这类凸模可以采用成型磨削、线切割等方法进行加工，加工容易，但固定板型孔的加工较复杂。这种凸模的工作端应进行淬火，淬火长度约为全长的1/3。另一端处于软状态，便于与固定板铆接。为了铆接，其总长度应增加1mm。直通式凸模常用于非圆形断面的凸模。或者用螺钉固定。（2）台阶式凸模，工作部分和固定部分的形状与尺寸不同。固定部分多做成圆形或矩形。这时凸模固定板的型孔为标准尺寸孔，加工容易。工作部分可采用车削、磨削（对于圆形）或采用仿形刨加工，最后用钳工进行精修（对于非圆形），加工较难。对于圆形凸模，广泛采用这种台阶式结构，冷冲模标准中制订了这类凸模的标准结构形式与尺寸规格。对于非圆形凸模，若其固定部分采用了圆形结构，则其余固定板配合时必须采用防转结构，使其在圆周方向有可靠定位。考虑到凸模外形为异形凸模，故采用直