自行车脚蹬内板零件的冲压工艺及模具设计

1、自行车脚蹬内板零件的冲压工艺及模具设计自行车脚蹬内板零件的冲压工艺及模具设计 摘摘 要要 本次毕业设计是在我们完成所有基础课和专业课以及课程设计的基础上开设的比 较重要的教学实践环节，是对我们大学所学课程的巩固和重新认识，相信通过本次毕 业设计，我们的水平可以有一定的提高。需要完成的主要工作有：对所给零件进行工 艺性分析并确定合理的冲压工艺方案、进行有关工艺与设计计算、确定模具结构的设 计及定位方式的选择、绘制零件的二维装配图并用三维软件进行运动仿真以验证和分 析模具的工作过程。 本次毕业设计是冲孔翻边落料级进模的设计，冲压模具主要是将板料分离或成形 而得到制件的加工方法。因为模具的生产主要是

2、大批量的生产，而且模具可以保证冲 压产品的尺寸精度和产品质量，模具的设计与制造主要考虑到模具的设计能否满足工 件的工艺性设计，能否加工出合格的零件，以及后来的维修和存放是否合理等。在本 次设计中的自行车脚蹬内板中，不仅要考虑做出的零件能否满足工作要求，还要保证 它的使用寿命。 其次设计中还要考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，模架采用对角 型模架，凹模采用组合凹模，这样可以采用线切割等数控设备来一次完成全部的工序 加工，在设计中还要考虑到很多关于所设计模具的相关知识，包括它的使用场合、外 观要求等，从这里可以知道模具设计是一项相对复杂的工作，所以在设计要不断的改 进直到符合要求。 关键

3、词关键词 ：翻边； 工艺性 ；级进模 Bicycle pedal within the board parts stamping process and die design Abstract The quite important teaching practice link which this graduation project is completes all basic courses and the professional course as well as the curriculum in us which design in the foundation opens, i

4、s studies the curriculum to our university consolidated and knew, believed through this graduation project, our level may have certain enhancement. Needs to complete the prime task includes: To carries on the technology capability to the components to analyze and to determine the reasonable ramming

5、craft plan, carries on the related craft and the design calculation, the determination mold structure design and the locate mode choice, the plan components two-dimensional assembly drawing and carries on the movement simulation with the three dimensional software to confirm and to analyze the mold

6、the work process. This graduation is piercing flanging blanking progressive die design, stamping die mainly forming sheet metal separation or get parts of processing method. Because mold production mainly for high-volume production, and mould can guarantee press products for dimensional accuracy and

7、 quality of products, tooling design and manufacture of major design can meet the work-piece process design, whether processing quality parts and later maintenance and hosting is reasonable. In this design bike pedal inner panel, not only took into account the make parts can meet the job requirement

8、s, but also to guarantee that its service life. Second，design but also to its real world work environment and design tasks must be completed, die with diagonal die, die with combined, so you can wire cutting, CNC equipment to complete the entire process was to take into account that many on the desi

9、gn of the moulds of related knowledge, including its appearance requirements when they are used, and so on, from here you can learn the mould design is a relatively complex work, to continuous improvement until it meets your requirements. Key words: the process of progressive die 目目 录录 第第 1 章章 绪论绪论.

10、1 第第 2 章章 零件的工艺性分析和工艺方案的确定零件的工艺性分析和工艺方案的确定.2 2.1 零件的工艺性分析.2 2.2 冲裁工艺方案的确定.2 2.3 排样方案的确定及计算.2 第第 3 章章 主要工序力的计算主要工序力的计算.5 3.1 翻边力的计算.5 3.2 冲裁力的计算.7 3.3 模具中主要尺寸的计算.10 第第 4 章章 模具设计模具设计.14 4.1 模具结构设计.14 4.2 定位方式的选择.15 4.3 卸料出件方式的选择.15 4.4 导向方式的选择.15 第第 5 章章 模具的三维图绘制、装配与验证模具的三维图绘制、装配与验证.18 5.1 绘制模具的三维零件图.

11、18 5.2 模具的三维装配图.21 5.3 对装配图进行运动仿真.23 第第 6 章章 模具的装配、调试和检测模具的装配、调试和检测.26 6.1 模具的装配.26 6.2 冲裁模具的调试.26 6.3 模具的检测.27 6.4 模具材料的选用要求和选择原则.29 6.5 材料的选择原则.29 结论与展望结论与展望.30 致谢致谢.31 参考文献参考文献.32 附附录录.33 插图清单插图清单 图 2-1 排样图.4 图 3-1 工艺孔的确定图.5 图 4-1 装配图.16 图 4-2 翻边凸凹模.17 图 5-1 新建文件对话框.18 图 5-2 绘制草图对话框.19 图 5-3 草图绘制

12、界面.19 图 5-4 冲孔凸模草图.20 图 5-5 冲孔凸模三维图.20 图 5-6 下模三维装配图.21 图 5-7 上模三维装配图.22 图 5-8 三维总装配图.23 图 5-9 配对条件对话框.24 图 5-10 创建动画对话框.25 表格清单表格清单 表 2-1 最小搭边值表.4 表 3-1 一些材料的翻边系数.8 表 3-2 翻边时的凸、凹模间隙值表.8 表 3-3 初始双面间隙值表.12 表 3-4 冲裁凸、凹分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式.12 表 3-5 冲裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表.13 表 3-6 圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表.13 表 3-7

13、 系数 x.14 表 6-1 级进模的装配表.30 表 6-2 模具中常见缺陷和调整方法表.31 引引 言言 本次毕业设计的题目是自行车脚蹬内板冲孔翻边落料模，此模具为小型大批量生 产，因此对模具的寿命和精密度要求都很高，所以设计的任务主要是模具类型的选择 和工作部分的制造，模具制造时的材料选择，在满足模具工作负载的前提下尽量采用 价格低廉的材料，多采用先进的模具材料，这样不仅能设计和制造出合格的模具，也 能充分得利用现代科技为工业的发展提供技术支持，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

14、很多模具企业得到应用。 本次模具设计是个小型的冲压模具，其质量和体积和大型的汽车覆盖件都是不能 相比的，所以要结合本零件的特点找出适合它的设计理念和设计思路，这样就不会产 生设计出的模具无法使用或生产出的零件无法满足其使用性能等致命问题。结合我国 近年来模具的发展历史，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。所以本次设计的模具 要考虑到更多的方面，结合我国的实际国情，和本公司的具体情况，多方考察找到适 合自己特点的地方，这样不仅可以设计出合格的模具产

15、品，还能提高自己的能力。 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。近年来随着数控技术的不断推广和高技能人才的不断出现，我国的模具市场 整体上还能满足大多数企业的需求，但是很多的关键技术和国外相比起来还是有很大 差距的，这就要求我在引进国外模具的同时要更大程度的把技术也引进过来。 总体上，和国外的多工位级进模相比，我国的模具在制造精度、使用寿命、模具 结构和功能上，我国还有相当长的一段路要走，这就要求我们的模具设计人员在工作 中要刻苦努力，不断创新，打造属于自己的品牌，也需要我们更

16、好的去奋斗！ 第第 1 章章 绪绪 论论 冷冲压是金属塑性成形的基本方法之一，由于它主要用于加工板料零件，所以也 叫板料冲压。冷冲压通常指的是在室温下，利用冲压模具在压力机作用下对材料施加 压力，使其产生分离或变行，从而得到所需要的特定制件的加工方法。冲压涉及冲压 工序、冲压模具分类、冲压设备、常用常用制件材料和常用模具材料。冷冲压工艺广 泛应用于汽车、电器、仪器仪表、航空、航天以及各种民用轻工等行业，是现代工业 生产的重要手段和发展方向。 在国民经济快速发展的拉动和国家行业政策的正确引导下，我国模具行业发展很 快。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复 杂、长

17、寿命等中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；我国模具年生产 总量虽然已位居世界第三位，但设计制造水平在总体上要比工业发达国家落后，主要 表现在模具自配率较低、产品结构和技术结构不够合理、模具产品和生产工艺水平低、 模具制造周期长、模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低、模具材料及模具相关 技术落后等。 我国国民经济长期持续高速发展，机械行业在信息社会和经济全球化进程中也在 不断发展，模具行业发展趋势是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速 方向发展；向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方向发展；向着技术集成 化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模

18、具技术的发展 趋势主要是 CAD/CAM/CAE 的广泛应用及其软件的不断改进，PDM、CAPP、MIS 及 Internet 平台等信息网络技术的不断发展和应用，超精加工、复合加工、先进表面加工 和处理技术的发展与应用、模具自动加工系统的研制与应用、虚拟技术和纳米技术等 的逐步应用等。 本次毕业设计课题的主要任务是对所给零件进行工艺性分析并确定合理的冲压工 艺方案、进行有关工艺与设计计算、确定模具结构的设计及定位方式的选择、绘制零 件的二维装配图并用三维软件进行运动仿真以验证和分析模具的工作过程。 本次设计的题目是大家都很熟悉的自行车的脚蹬内板冲孔翻边落料模，它的使用 场合我可以知道是一个不

19、断的受到冲击和磨损的地方，所以在选择材料的时候必须考 虑到达到零件的使用性能要求和外观美观要求，本次采用的是级进模来进行该零件的 生产，因为级进模具有生产率高，精度高，自动化高等优点，越来越受到很多模具设 计者的厚爱。在导向方式的选择上，采用导柱和导套配合的方式，因为该导向方式在 级进模的应用中有很大的市场潜力，因为其导向精度高，且不容易损坏，目前已有专 门的厂家来进行生产，并且已形成了标准件的生产。模架的选择采用对角型模架进行 装配，这样不但可以提高模具的设计速度而且还可以提高模具的设计质量，这样对制 造商和客户都有很大好处，所以它的发展速度现在很快。 本次毕业设计的总体结构是首先分析零件的

20、结构和特点，对零件进行工艺性分析， 确定总体的工艺方案；其次，计算主要的工序力以及模具中的主要尺寸，并设计模具 的主要零部件，确定定位方式、卸料出件方式以及导向方式；再次，绘制零件的二维 装配图并用三维软件进行运动仿真以验证和分析模具的工作过程，验证所设计的模具 是否合理；最后，对模具进行装配、调试和检测以及选择模具材料。这样，一副完整 的模具就设计好了。 第第 2 章章 零件的工艺性分析和工艺方案的确定零件的工艺性分析和工艺方案的确定 2.1 零件的工艺性分析零件的工艺性分析 本工件的外形有两个的孔,属于落料-冲孔工序,中间带有凸台的孔,可以采用mm5 . 5 两种方法冲压.第一种是先作浅拉

21、深,然后从底部冲孔,在进行拉深时,圆锥部位的材料一 部分是从底面流动得来的,另一部分要从主板上流动而来,而后者若材料流动留有余量,就 要增加工件排样的步距,从而造成材料消耗增加.第二种是先冲预定孔,在进行冲压.此则 属于翻边工序.翻边时材料流动的特点是预孔周围的材料沿着圆周方向伸长,使材料变薄; 而在径向材料长度几乎没有变化,既材料在径向没有伸长,因而不会引起主板上的材料流 动,在排样时按正常冲裁设计的搭边值即可,可节省材料,该零件长年生产,若采用单工序 模制造工序多且生产率低,故采用级进模。 级进模是具有两个或两个以上的工位，在压力机的一次行程内，在模具的不同工 位上完成多道冲压工序，条料在

22、逐次送进过程中逐步成形。 冲压件的工艺性是指冲压件对冲压工艺的适应性在一般情况下，对冲压件工艺性 影响最大的几何形状尺寸和精度要求，冲裁件的形状应能符合材料合理排样，减少废 料。冲裁的工艺性要求有： (1) 冲裁各直线或曲线的连接处，宜有适当的圆角； (2) 冲裁件凸出或凹入部分宽度不宜太小，并应避免过长的悬臂与窄槽； (3) 腰圆形件，圆弧半径 R 应大于料宽的一半，即能采用少废料排样，如圆弧半 径等于工件宽度之半，就不能采用少废料排样，否则会有台肩产生； (4) 冲孔时，由于受到凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小； (5) 冲裁件的孔与孔之间，孔与边缘之间的距离不宜太短。 2.2 冲裁工艺方

23、案的确定冲裁工艺方案的确定 该工件包括冲孔、翻边、落料三个基本工序，可有以下三种工艺方案。 方案一：先冲孔，后翻边和落料，采用单工序模生产； 方案二：先冲孔翻边后落料复合冲压，采用复合模生产； 方案三：冲孔翻边落料级进冲压，采用级进模生产。 结合本零件的特点，经过对模具的分析以及要求零件的大批量生产可以得出，采 用级进模生产比较适合本零件的生产。 2.3 排样方案的确定及计算排样方案的确定及计算 设计级进模时，首先要考虑条料的排样图。本工件的形状是两头小中间大，直接 排样时材料利用率低，应采用斜队排样示的排样方法，设计成隔位冲压，可显著地减 少废料，常用的排样方法有三种： (1) 有废料排样：

24、指沿工件全部外形冲裁，工件与工件、工件与条料边缘都留有搭 边，此种排样的缺点是材料利用率低，但有了搭边就能保证冲裁件的质量， 模具寿命也高； (2) 少废料排样：指模具只沿着工件部分外形轮廓冲裁，只有局部搭边的在； (3) 无废料排样：指工件与工件之间及工件与条料侧边之间均无搭边的存在，模具 刃口沿条料顺序切下，直接获得工件。 少废料、无废料排样的缺点是工件质量差，模具寿命不高，但这两种排样可以节 省材料，还具有简化模具结构、降低冲裁力和提高生产率等优点。并且工件须具有一 定的形状才能采用少、无废料排样。上述三类排样方法，按工件的外形特征主要分为 直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排等形

25、式。 根据本零件的特点，适合采用有废料斜排的方式,这样不仅使冲出的零件达到要求， 有可以尽可能大的提高材料的利用率。 查表 2-1 可得最小搭边值：a=1.3mm a1=1.2mm 表 2-1 最小搭边值表 搭边值/mm 圆形工件矩形件 L50矩形件 L50 条料厚 度 t/mm aa1aa1a a1 -0.251.21.01.51.21.8-2.61.5-2.5 0.25-0.51.00.81.21.01.5-2.51.2-2.2 0.5-1.00.81.01.01.21.8-2.61.5-2.5 1.0-1.51.31.21.51.22.2-3.21.8-2.8 1.5-2.01.51.3

26、1.81.52.4-3.42.03.0 本模具采用无侧压装置，条料与导料板间间隙最小值为 1mm。 条料宽度 B： 0 2 ZaDB 其中 垂直送料方向上零件尺寸D 条料与条料板间间隙Z 条料宽度公差值 由公式得： mmB13 . 1257 mm 6 . 60 布距 S： mmS2 . 1232 mm 4 . 34 材料利用率： %100 A S 其中 一个步距内冲裁件的数目N 冲裁件的面积A 由公式得： % 3 . 62 %100 4 . 34 6 . 60 12981 应该采用下图的排样方式,共分 5 个工位 第一工位：冲的工艺孔15 第二工位：翻边 第三工位：冲底孔;整形mm19 第四工

27、位：冲 2 个 孔mm5 . 5 第五工位：落料,工件从底孔中漏出。 由以上分析可以得知，该模具的动作过程为：先冲出翻边时用的工艺孔，然后翻 边，冲孔、整形和落料，模具的动作需要在不同的工位上完成不同的动作，所以模具 的定位要绝对正确，只有这样才能保证送进步距的精确，冲制出合格的产品，所以在 级进模中最重要的设计工作就是送料装置的设计和制造。通过上面的计算可以得出该 工件的排样图如图 2-1 所示。 步距 图 2-1 排样图 翻边凸模必须有圆角，工件的部位有公差要求,而且不允许有圆角,因此该mm 5 . 22 工位要有整形工序，整形和 孔的冲裁两道工序在一个工位上完成。mm19 模具使用条料,

28、用手工送进,没有设置定位装置。第二个翻边以后,板料下面形成明显 凸包。手工送料时,放在下一工位的凹模中即可。第二和第五工位的凸模设有导正销进 行精确定位，在第一和第二工位个设置一个始用挡料销、供条料开始送进的第一、第 二工位使用。 第第 3 章章 主要工序力的计算主要工序力的计算 3.1 翻边力的计算翻边力的计算 翻边的计算有：计算翻边前的毛坯孔径；变形程度计算；翻边力的计算 。 根据工件图计算翻边前毛坯孔径，称为底孔孔径，底孔周边材料在翻边时材料没有径 向流动。在分析它的横截面时，可把它看作弯曲。既如图 2-1 红线所示的部位。翻边 后移动到实线位置，而其长度不变，前后两部分中心线长度相等。

29、这与弯曲材料展开 的计算是相同的。计算时应按点划线的圆弧和直线，通过几何关系计算其长度，先计 算 BC 段长，先用做图法求出点划线上的 B 点、C 点的位置。在直角三角形 BDC 中， 用勾股定理计算 BC 长。具体计算可以参照图 3-1。 图 3-1 工艺孔的确定图 mmBD2 mmDC4 . 1 2 6 . 23 4 . 26 mmBC44 . 2 4 . 12 22 mmAB3 . 2 2 19 6 . 23 有以上分析，EC 应是 AB 和 BC 的和。mm5 . 5 mmBCABEC74 . 4 44 . 2 3 . 2 因此，计算出底孔所需的直径为： mmd92.1674 . 4

30、2 4 . 26 0 考虑到翻边后还有冲裁孔，故留有余量，将工艺孔定为.校核变形程度。材1915 料翻边过程是底孔沿着圆周方向被拉伸长的过程，其变形量不应超过材料的伸长率， 否则会出现裂纹。用变形前、后圆周长之比，表示变形程度。在翻边计算中称其为翻 边系数 m，即： 789 . 0 19 15 mm mm D d D d m 式中 翻边前的孔径（mm） ；d 翻边后的孔径（mm） 。D 按表 3-1 可知允许的 m 值为 0.72，因此计算出的值比 m 大，即设计合理。翻边时 不会出现裂纹。 表 3-1 一些材料的翻边系数 翻边系数 退火材料 KKmin 白铁皮0.700.65 黄铜 t0.5

31、-6mm0.680.62 铝 t0.5-5mm0.700.64 硬铝0.890.80 软钢 t0.25-2mm0.720.68 翻边力的计算采用以下公式： dDtF S 1 . 1 式中，翻边力（N） ；F 板料厚度，t=1.5mm；t 翻边前孔径（mm） ；d 翻边后孔径（mm） ；D 材料屈服点。 s 在计算翻边力时，翻边孔径取实际孔径值与翻边所需孔径相比缩小15 1.92mm，则也应缩小 1.92mm，翻边后的实际孔径应为 17.08mm。故将19 d=15mm，D=17.08mm 代入上式中，则： NmmMPammF25871508.172405 . 11 . 1 翻边凸凹模间隙的计算

32、：在平面毛坯上冲孔的翻边和先拉深后冲孔后冲孔的翻边 所用的凸、凹模间隙值可按表 3-2 选取。 表 3-2 翻边时的凸、凹模间隙值表 材料厚度0.50.70.81.01.21.52.0 平毛坯翻边0.450.60.70.851.01.31.7 拉深后翻边0.40.50.60.750.91.11.5 当翻边时内孔有尺寸精度要求时，尺寸精度有凸模保证，此时应按下式来计算凸、 凹模的尺寸： 0 P OP DD d ZDD pd 0 2 式中， 凸、凹模直径 dp DD 、 凸、凹模公差 P d 竖孔内径公差 如果对翻边竖孔的外径精度要求较高时，凸、凹模之间应取小间隙，以便凹模对 直壁外侧产生挤压作用

33、，从而控制其外形尺寸。 在该模具中 43 . 0 02 . 0 p 02 . 0 d 0 0 P DDp 0 02. 0 0 02. 0 43.15 43. 015 d ZDD pd 0 02 . 0 0 02 . 0 0 73.16 3 . 143.15 3.2 冲裁力的计算冲裁力的计算 该模具采用平刃口模具进行冲裁，其理论冲裁力 F（N） 可按下式计算： LtF 式中： 冲裁件周长 mmL 材料厚度 mmt 材料抗剪强度 Mpa 但选择设备时，需要考虑刃口磨损和材料厚度及力学性能波动等因素，实际冲裁 力可能增大，所以应取：LtF3 . 1 因为在该模具中需要冲压的部位主要有外形，两个直径为

34、的孔、直径为5 . 5 的孔和直径为的工艺孔，因此可到其周长分别为：106.4mm 1915 、17.27mm、59.66mm、47.1mm 材料厚度 mm 5 . 1t 材料抗剪强度Mpa340 故 ： LtF3 . 1 外 N 2 . 70543 3405 . 1 4 . 1063 . 1 LtF3 . 1 5 . 5 1 . 11450 3405 . 127.173 . 1 LtF3 . 1 19 8 . 39554 66.593405 . 13 . 1 LtF3 . 1 15 5.20818 3405.11.473.1 抗剪强度取=340MPa 。冲裁共有四个部位，分别是第一工位孔和第

35、三工位15 孔、第四工位两个孔、第五工位落料。前三个部位都是圆孔，冲裁圆周容易195 . 5 计算。落料冲裁边长通过几何计算可求出，其值为 162.7mm。计算出各工位的冲裁力， 分别是： 孔冲裁力为 30430N，两个孔 冲裁力为 17612N，孔的冲裁力为195 . 515 24034N，落料时的冲裁力是 82994N 。 整形压力的计算与校正压力相同，采用下式计算： pAF 式中， 整形力（N） ；F 单位整形力（Mpa） ；P 工件整形面积(mm2)。A 关于单位整形力的选择与弯曲校正以及校平工艺的校平力不同，整形力是使整形 局部的压强超过材料的抗压强度，而产生变形，但是最后作用在校平

36、面上的压强必须 低于材料的抗压强度。综合以上因素，p 值取 150Mpa。事实上，校平力的大小取决于 模具在压力机上安装时对压力机的调整，而调整压力机的依据是否符合要求。 故得该工件的整形压力为： 。NF75.5298 2 5 . 22 150 3.3 模具中主要尺寸的计算模具中主要尺寸的计算 在确定工件零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具 装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对比较简单，适宜采用线切割机床 分别加工落料凸模、凹模、凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件 各孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就分开加工的方法计算。 由

37、工件图可知，该工件属于无特殊要求的一般冲裁件。有两个的圆和的5 . 519 孔组成可由冲孔来获得，有关冲孔获得查表 3-3 得。 表 3-3 初始双面间隙值表 08、10、35 09M2、Q235 Q34540、5065Mn 材料厚 度 t/mmZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmaxZmin 最小合理间隙值 0.50.0400.0600.0400.0600.0400.0600.0400.060 0.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.0480.072 0.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.0640.092 0.80

38、.0720.1040.0720.1040.0720.1040.0640.092 0.90.0900.1260.0900.1260.0900.1260.0900.126 1.00.1000.1400.1000.1400.1000.1400.0900.126 1.20.1260.1800.1320.1800.1320.180- 1.50.1320.2400.1700.2400.1700.240- 1.750.2200.3200.2200.3200.2200.320- 2.00.2460.3600.2600.3800.2600.380- 由于所有尺寸都未表注公差，查冲裁件外径与内孔尺寸公差表 3-5

39、 得: 基本尺寸，5266195 . 5、和、 可转换成。435 . 0 52195 . 566 52 . 0 30 . 0 74 . 0 、 表 3-4 冲裁凸、凹分别加工时，其工作部分尺寸的计算公式 工序性质冲件尺寸凸模尺寸凹模尺寸 落料 0 D 0 min) ( p ZDD dp d xDDd 0 )( 冲孔 0 d 0 )( p xddp d Zdd pd 0min) ( 表中： 分别为落料凸、凹模的刃口尺寸（mm） dP DD 、 分别为冲孔凸、凹模的刃口尺寸（mm） dp dd 、 分别为凸、凹模的制造公差 dp 制件的制造公差（mm） 最小合理间隙值（mm） min Z x 磨损

40、系数 表 3-5 冲裁件和拉深件未注公差尺寸的偏差表 尺寸的类型 基本尺寸 包容表面被包容表面孔中心距 +0.25-0.25 3-6+0.30-0.30 0.15 6-10+0.36-0.36 10-18+0.43-0.43 0.215 18-30+0.52-0.52 0.31 30-50+0.62-0.62 50-80+0.74-0.74 80-120+0.87-0.87 0.435 120-180+1.00-1.00 180-250+1.15-1.15 0.575 表 3-6 圆形或方形件冲裁时凸模、凹模的制造公差表 公称尺寸凸模制造公差凹模制造公差 18 0.0200.020 18-30

41、0.0200.025 30-800.0200.030 80-1200.0250.035 120-1800.0300.040 表 3-7 系数 x 非圆形冲件圆形冲件 10.750.50.750.5 材料厚度 t/mm 冲件公差 /mm 10.360.16 1-20.420.20 2-40.500.24 4-50.600.30 冲孔：因为该工件为一般精度零件，查表 3-5 可得其制件公差为， 19 74 . 0 查表 3-6 可得凸凹模的制造公差 ，查表 3 -3 可得该工件中所需的 02 . 0 p 025 . 0 d 凸凹模初始间隙为： 磨损系数:x 取 0.5。 132 . 0 min Z

42、 0 p xddp 0 02. 0 0 02 . 0 0 02 . 0 26.19 26. 019 52 . 0 5 . 019 d Zdd pd 0 min 025 . 0 0 025 . 0 0 392.19 132 . 0 26.19 冲孔：冲制该孔时所需的磨损系数 x 取 0.5，凸凹模的制造公差为5 . 5 制件公差02 . 0 p 02 . 0 d 3 . 0 0 p xddp 0 02 . 0 0 02 . 0 0 02 . 0 65 . 5 15 . 0 5 . 5 3 . 05 . 05 . 5 d Zdd pd 0 min 02 . 0 0 02 . 0 0 782 . 5

43、 132 . 0 65 . 5 孔心距：查表 3-5 可得 435 . 0 125 . 0 5 . 0LLd 05437 . 0 2175.52 05437. 02175 . 0 52 435. 0125 . 0 435 . 0 5 . 052 落料：凸凹模的制造公差为其他参数如冲孔时一样。 02.0 p03.0 d 0 xDDd 03.0 0 03.0 0 03.0 0 63.65 37.066 74.05.066 0 min p ZDD dp 0 02 . 0 0 02 . 0 498.65 132. 063.65 通过以上计算，得出各步的冲压力分别是： 第一工位：孔冲裁，冲裁力为 240

44、34N； 15 第二工位：翻边冲孔力为 2587N； 第三工位：孔冲裁和整形，冲裁力总合力为 75864N；19 第四工位：两个孔冲裁，冲压力为 17612N；5 . 5 第五工位：外形落料，冲压力为 82944N。 有上述计算，可计算出压力中心在第三工位中心线左侧 22.26mm 处。 根据计算结果冲压设备拟选 J23-25 来进行冲压生产，其主要技术参数如下所示： 公称压力： k/250 滑块行程： mm/65 最大闭合高度： mm/270 封闭高度调节量： mm/55 立柱距离： mm/270 工作台尺寸： 。 mmmm560370 第第 4 章章 模具设计模具设计 4.1 模具结构设计

45、模具结构设计 模具类型主要分为三种分别是：单工序模、复合模和级进模。 单工序模又称简单冲裁模，是指在压力机一次行程内只完成一种冲裁工序的模具， 如落料模、冲孔模、切断模切口模等。 复合模是指在一次压力机的行程中在模具的同一工位上同时完成两道或两到以上 不同冲裁工序的模具。复合模是一种多工序冲裁模，它在结构上的主要特征是有一个 或几个具有双重作用的工作零件凸凹模，如落料冲孔复合模中有一个既能作落料 凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。 级进模是在冲压过程中，在一个工位上只完成一个工序的冲压。效率较高，由冲 压工艺分析可知，该模具采用级进冲压，所以模具类型为级进模。 模架选用对角导柱标准模架，可承受较大的

46、冲压力。为防止装模时，上无转 装配，将模架中两对导柱与导套制作成粗细不等： 180 导柱分别为mmLmmd 215 195 32, 215 195 28 导套分别为DmmmmLmmd 43145 43125 32, 43145 43125 28 上模座厚度去，即mm35mmH35 上模 上模垫板厚度取，即 mm20 mmH20 垫 固定卸料板厚度，即 mm15 mmH15 凹 下固定板厚度取，即 mm20 mmH20 下固定 下模垫板厚度取，即 mm10 mmH10 下垫板 下模座厚度取，即 mm45 mmH45 下模 由上述数据可以知道本压力机已满足了该零件冲压生产的需要。 4.2 定位方式

47、的选择定位方式的选择 定位方式的选择通俗的说既是选择定位零件。定位零件的作用是使坯料或工序件 在模具上有正确的位置，定位零件的结构形式很多，用于对条料进行定位的定位零件 有挡料销、导料销、导料板、侧压装置、导正销、侧刃等，用于对工序进行定位的定 位零件有定位销、定位板等。 定位零件基本上都已标准化，可根据坯料和工序件形状、尺寸、精度及模具的结 构形式与生产效率要求等选用相应的标准。 因为该模具采用是条料，控制条料的送进方向采用导料板，无侧压装置。控制条 料的送进步距采用挡料销初定距，导正销精定距。而第一件的冲压位置因为条料长度 有一定余量，可以靠操作工目测来确定。 4.3 卸料卸料出件方式的选

48、择出件方式的选择 卸料与出件装置的作用是当冲模完成一次冲压之后，把冲件或废料从模具工作零 件上卸下来，以便冲压工作继续进行。通常，把冲件或废料从凸模上卸下来称为卸料。 卸料装置按卸料的方式分为固定卸料装置弹性卸料装置和废料切刀三种。 固定 卸料装置 , 固定卸料装置仅由固定卸料板构成，一般安装在下模的凹模上；弹性卸料 装置由卸料板、卸料螺钉和弹性元件（弹簧或橡胶）组成；弹性卸料装置可安装于上 模或下模，依靠弹簧或橡胶的弹力来卸料，卸料力不太大但冲压时可兼起压料作用， 故多用于冲裁料薄及平面度要求较高的冲件；废料切刀是在冲裁过程中冲裁废料切断 成数块，从而实现卸料的一种卸料零件。 出件装置的作用

49、是从凹模内卸下冲件或废料。我通常把超过上模内的出件装置称 为推件装置；把装在下模内的称为顶件装置。 综合考虑该模具的结构和使用方便，以及工件料厚为 1.5mm，相对较薄，卸料力 也比较小，故可采用弹性卸料。 又因为是级进模生产，所以采用下出件比较便于操作与提高生产效率。 4.4 导向方式的选择导向方式的选择 在冲压过程中，导向结构一般情况下直接与模架联系在一起，该模具采用中间导 柱的导向方式，提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，故该级进模采用中间导柱 的导向方式。 常用的模架有：滑动式导柱导套模架、滚动式导柱导套模架，模架有上、下模座 和导向零件组成，是整副模具的骨架，模具的全部零件都固定它

50、的上面，并承受冲压 全过程的全部载荷。模具上模座和下模座分别与冲压设备的滑块和工作台固定。上、 下模间的精度由导柱、导套的导向来实现。 对角模架：由于导柱安装在模具的中心对称的对角线上，所以上模座在导柱上滑 动平稳，常用于横向送料级进模或纵向送料的落料模、级进模； 后侧导住模架：由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便，因导住安装在 后侧，工作时偏心距会造成导柱导套单边磨损，并且不能用浮动模柄结构； 中间导柱模架：导柱安装在模具的对称线上，导向平稳，准确，但只能在一个方 向送料； 四导柱模架：具有平稳、导向准确可靠、刚性好等优点，常用于冲压尺寸较大或 精度较高的冲压件； 滚轴式导柱导套模架的

51、导向精度高，使用寿命长，主要用于高精度、高寿命的精 密模具及薄材料的冲裁模具。 通过以上设计，可得到如图 4-1 所示的模具装配图。 图 4-1 装配图 根据标准模架的选择，为了提高模具寿命和工件质量，方便安装调整，该级进模 采用对角导柱的导向方式。 模具上模部分主要由上模板、垫片、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方 式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板等组成。 冲孔废料和成品件均由漏料孔漏出。 条料送经时采用活动挡料销作为粗定距，在落料凸模上安装两个导正销利用条料 上的孔作导正销孔进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压 后，把条料抬起向前

52、移动，用落料孔套在活动挡料销上，并向前推紧，冲压时凸模上 的导正销再作精确定距。活动挡料销位置的设定比理想的几何位置向前偏移 0.2mm， 冲压过程中粗定位完成后，当导正销作精确定位时，由导正销上圆锥形斜面再将条料 向后拉回约 0.2mm 而完成精确定距。用这种方法定距，精确可达到 0.02mm。 模具的上模部分有：上模座、垫板、凸模固定板、卸料板组成。卸料板和卸料螺 钉用弹簧与凸模固定板相联。 下模部分由下模座、凹模板、垫板、导尺等组成。 第二工位的翻边凸模工作部分尺寸，如图 4-2 所示，导正销的直边部位，高度为 1.2mm。 图 4-2 翻边凸凹模 图中凸凹模的尺寸是由零件图尺寸计算得出

53、的。圆角尺寸 R2mm 是翻边工艺的需 要；此处若设计为尖角，将使材料难以流动，导致板料发生撕裂；圆角值选的过大， 会给下一步的整形增加难度，故选用 R=2mm。 凹模的侧壁设计为直边，如果凹模设计为与凸模相配合的形状，在下止点使凸、 凹模相接触，从而起到校正的作用。则凸、凹模之间的距离就要相当精确。而第三 工 位是校正，两个工位的凸模高度调整若有误差，就会使其中一个不起作用，因此第二 工位设计为凸、凹模“不接触” 。由于在凹模的圆角处材料没有径向流动，对圆角的大 小没有要求，故此处按零件的要求，设计圆角取值为 R=1.5mm。 第三工位整形，凸、凹模尺寸按零件要求设计 ,整形凸模对制件最后尺

54、寸影响很大.板 料材质的力学性能每批都有差异,影响到工件的回弹不一样.遇到这种情况,按照工件尺寸 和公差要求,作几个不同规格的凸模,以便供生产选用,保证工件的精度。 凹模板有两部分组成，第一至第四工位共用一块凹模板，各凹模部分分别设置凹 模镶套，第五工位落料凹模单独为一部分。 凸模固定板、卸料板、凹模板均采用线切割机床来加工，使其各型孔之间的定位 尺寸精度有保证。 第第 5 章章 模具的三维图绘制、装配与验证模具的三维图绘制、装配与验证 5.1 绘制模具的三维零件图绘制模具的三维零件图 绘制零件的三维零件图就是利用三维软件对零件进行立体再现，从而对零件的形 状、结构有个清楚而直观的认识。 现以

55、用 UG 软件绘制冲孔凸模为例简单介绍绘图步骤： (1) 在桌面上双击 UG4.0 图标或者在“开始-程序-UG” ，然后单击，即可进入绘图 界面。 (2) 点击“新建” ，会出现一个对话框，在对话框中输入“chongkongtumo” ，点击 “ok”键即可，如图 5-1 所示： 图 5-1 新建文件对话框 (3) 再点击起始-建模-草图-确定就可进入草图绘制，即零件的二维图，如图 5-2 和 图 5-3 所示： 图 5-2 绘制草图对话框 图 5-3 草图绘制界面 (4) 完成后点击完成草图，点击回转，选择剖面即要进行回转的部分，再点击自动 判断的矢量，选择回转线，点击确定即可，如图 5-

56、4 和图 5-5 所示： 图 5-4 冲孔凸模草图 图 5-5 冲孔凸模三维图 其它的零件也是如此画法，只是有些用到的功能键不同，如会用到拉伸、孔、镜像、 螺纹、边倒圆等。关键是正确画出零件的二维草图，同时还应注意相互配合的零件尺 寸要正确。 5.2 模具的三维装配图模具的三维装配图 模具的装配不是任意的，要根据不同的要求选择不同的装配顺序，否则很有可能 装不上。本次设计是级进模，根据装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再 装上模，最后合模。 模具的三维装配也是一个复杂的过程，需要反复的试装，因为它涉及到装配方式 的不同，有配对、绝对和重定位三种，每种方式之下又有多种不同的选择。总的来说

57、， 装配步骤如下： (1) 装配下模： 先选择凹模板，依次装配冲孔凹模、整形凹模、翻边凹模、落料凹模，再依次装 配垫板，最后是下模座。这样下模就基本上装配完毕，如图 5-6 所示： 图 5-6 下模三维装配图 (2) 装配上模： 选择凸模固定板，依次装配冲孔凸模、整形凸模、翻边凸模、落料凸模，然后选 择上模座，装配模柄、垫板，最后与凸模固定板装配，这样上模就基本装配完毕，如 图 5-7 所示： 图 5-7 上模三维装配图 (3) 合模，装配上定位、固定等元件，这样整个装配就结束了，结果如图 5-8 所示： 图 5-8 三维总装配图 5.3 对装配图进行运动仿真对装配图进行运动仿真 模具设计完成

58、后，要对所设计的模具进行验证、调试，从而检查设计的模具 是否正确、合理，这就需要对模具进行运动仿真，从而确保所设计的模具符合要求。 仿真也就是建立动画，在装配序列任务环境中可以可以创建动画模拟模具的运动过程， 首先需要将装配模型中的动画方向的配对约束取消，否则无法创建，具体操作步骤如 下： (1) 开要装配的文件。 (2) 取消配对条件，单击【配的条件】按钮，在配的条件列表框中，选择配对 约束，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【删除】 ，如图 5-9 所示： 图 5-9 配对条件对话框 (3) 通过菜单【装配】-【顺序】 ，将会进入“装配序列”环境，单击【装配次序 和运动】工具条上的【创建

59、新序列】按钮创建新序列。 (4) 通过菜单【插入】-【运动】或单击【装配次序和运动】工具条上的【运动】 按钮，此时在图形窗口的左上角将会弹出如图 5-10 所示的工具条： 图 5-10 创建动画对话框 (5) 选择需要作动画的组件，单击【插入运动】工具条上的【移动对象】按钮， 此时将会在选择组件上显示移动手柄和旋转手柄，可通过这两个手柄创建动 画。 (6) 通过【装配次序回放】工具条来实现装配顺序回放操作，类似于各种媒体播 放软件的播放功能。 第第 6 章章 模具的装配、调试和检测模具的装配、调试和检测 6.1 模具的装配模具的装配 根据级进模装配要点，选凹模作为装配基准件，先装下模，再装上模

60、，并调整间 隙、试冲、返修，具体装配见表 6-1。 表 6-1 级进模的装配表 序号工序工艺说明 1 凸、凹模 预配 （1）装配前仔细检查各凸模形状以及凹模形孔，是否符合 图纸要求尺寸精度、形状。 （2）将各凸模分别与相应的凹模孔相配，检查其间隙是否 加工均匀。不合适则应重新修磨或更换。 2凸模装配 以凹模孔定位，将各凸模分别压入凸模固定板的形孔中， 并拧紧牢固 3装配下模 （1） 在下模座上划中心线，按中心预装凹模、导料板； （2） 在下模座、导料上，用已加工好的凹模分别确定其 螺孔位置，并分别钻孔，攻丝 （3） 将下模座、导料板、凹模、活动挡料销、弹簧装在 一起，并用螺钉紧固，打入销钉 4