冲压模具设计及标准导柱图库开发

1、标准导套参数化设计及冲压模具设计Motor Stator Unit Composite Die Design and SimulationI第1章 绪 论- 1 -1.1 课题研究的意义- 1 -1.1.1 参数化设计的意义- 1 -1.1.2 冲压模具设计生产的意义- 1 -1.2 国内外研究现状- 1 -1.2.1 参数化设计的国内外研究现状- 1 -1.2.2 冲压模具的国内外研究现状- 2 -1.3 发展前景- 3 -1.3.1 参数化设计的发展前景- 3 -1.3.2 冲压模具的发展前景- 3 -第2章 标准导套参数化设计- 4 -2.1 UG二次开发语言UGOpen GRIP简介-

2、 4 -2.2 GRIP程序的具体开发过程- 4 -2.3 标准导柱参数化设计- 6 -2.3.1 A型导柱设计- 6 -2.3.2 B型导柱- 8 -2.4 本章小结- 10 -第3章 模具总体结构设计- 11 -3.1 冲压件的工艺分析- 11 -3.2 单工序模- 12 -3.2.1 单工序模优缺点- 12 -3.2.2 单工序模的结构形式- 12 -3.3 冲模的结构组成- 12 -3.3.1 工艺构件- 12 -3.3.2 辅助构件- 14 -3.4 模具的材料确定- 15 -3.5 模具的总体设计- 16 -3.6 本章小结- 17 -第4章 模具设计- 18 -4.1 联动片零件

3、- 18 -4.2 排样设计- 18 -4.3 冲裁工艺力的计算- 19 -4.4 冲压设备的选用- 21 -4.5 冲裁压力中心确定- 21 -4.6 凸凹模刃口尺寸的计算- 23 -4.6.1 刃口尺寸计算原则- 23 -4.6.2 刃口尺寸计算- 23 -4.7 冲模零件与结构设计- 24 -4.7.1 工作零件- 24 -4.7.2 导向装置的选择- 26 -4.7.3 定位零件的选择- 27 -4.7.4 卸料和推料零件选择- 27 -卸料和推料零件的主要作用是保证在冲裁加工工序完毕后将制件和废料排除，用来保证下一次工序可以顺利进行。比较常用的卸料和推料零件有卸料板、推件器、废料排除

4、等。阴极片薄板材料厚度为0.30 ，属于薄料加工，为使其平面度提高，故选用弹压卸料板。- 27 -弹性卸料板工作空间比较开阔、操作比较方便、生产比较效率高 。但它在冲压零件前对毛坯有预压作用，冲压后也能使冲压件平稳卸料。然而由于弹性零件的限制，卸料力比较小，结构复杂，可靠性与安全性不如刚性卸料板。- 27 -设计注意事项：- 27 -（1）卸料板要求耐磨和足够的刚度材料一般选45钢,淬火,磨削,粗糙度；- 27 -（2）卸料板在安装尺寸是应考虑凸模有的刃磨量；- 27 -（3）卸料板根据阴极片薄板的形状,孔与凸模的配合为- 27 -阴极片薄板材料厚度为0.30，属于薄料加工，为使其平面度提高，

5、故选用弹压卸料板。卸料板宽度B应大于80-125，取B=1207。- 27 -4.7.5 固定与支承零件- 27 -1上、下模座- 27 -上、下模座既要承受压力和传递压力，必须有足够强度和刚度。刚度和强度不足，将影响冲模寿命。因此上、下模座应有足够厚度，下模座外形尺寸每边应至少超过压力机台面孔边约50。- 27 -2凸模固定板- 28 -凸模固定板将凸模固定模座上，其平面尺寸可与卸料板和凹模相同由于考虑销钉和螺钉等定位零件的位置。固定板与凸模间采用过渡配合H7/h6，压紧后将凸模端面和凸模固定板一起磨平。凸模固定板的材料选45钢。 - 28 -3垫板 垫板的作用是直接承受和扩散凸模传递的压力

6、。以降低模座所受的单位压力，防止出现局部压陷。垫板材料选取45钢，淬火硬度：HRC43-48垫板的外形尺寸通常与凸模固定板的尺寸相同，故垫板标准厚度，但由于该套模具中使用的垫板需要螺钉联接，所以其厚度可以适当加厚取7。- 28 -4.8 本章小结- 28 -第5章 价值分析与技术经济分析- 29 -5.1 价值分析概述- 29 -5.2 价值分析评价步骤- 29 -5.3 机械产品的技术经济评价- 29 -5.4多因素模糊综合评判- 31 -5.5本章小结- 34 -结 论- 35 -致 谢- 36 -参考文献- 37 -附 录- 37 -文献综述- 52 -放电模型的计算- 53 -3.3等

7、离子通道半径- 56 -6.1结论- 59 -千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行冲压模具设计及标准导柱图库开发第1章 绪 论1.1课题研究的意义1.1.1 参数化设计的意义参 数 化 设 计 是 Revit Building的 一 个 重 要 思 想，它 分 为 两 个 部 分：。Revit Building中 的 图 元 都 是 以 构 件 的 形 式 出 现 ，通过 参 数 的 调 整 反 映 出 这 些 构 件 之 间 的 不 同，参 数 保 存 了图 元 作 为 数 字 化

8、 建 筑 构 件 的 所 有 信 息。在 参 数 化 设 计 系 统 中 ，设 计 人 员 根 据 工 程 关 系 和 几 何 关 系 来 指 定 设 计 要 求。如 果 想 要 满 足 这 些 要 求，不 仅 仅 要 考 虑 尺 寸 或 工 程 参 数 的 初 值，还 要 在 每 次 改 变 这 些 设计 参 数 时 来 维 护 这 些 基 本 关 系，即 将 参 数 分 为 两 类：一 类是 各 种 尺 寸 值，称为 可 变 参 数；另 一 类 是 几 何 元 素 间 的 各 种 连 续 几 何 信 息，称 为 不 变 参 数 。 参 数 化 设 计 的 本 质 是在 可 变 参 数 的

9、作 用 下，系 统 能 够 自 动 维 护 所 有 的 不 变 参 数。11.1.2 冲压模具设计生产的意义冲 压 加 工 是 金 属 板 料 的 重 要 成 型 方 法 ， 它 具 有 生 产 效 率 高 、 尺 寸 精 度 良 好 、 重 量 轻 、 成 本 低 和 易 于 实 现 机 械 化 、 自 动 化 等 优 点 ， 在 汽 车 、 机 械 、 家 电 、 电 器 、 仪 表 、 日 常 生 活 用 品 以 及 国 防 等 各 个 工 业 生 产 部 门 中 占 有 十 分 重 要 的 地 位 。 随 着 生 产 技 术 的发 展 和 各 类 新 产品 的 不 断 问 世 ， 人

10、们 的 冲 压 件的 品 种 、 数 量 以 及 质 量 都 提 出 了 更 高 的 要 求 。 成 批 和 大 量 生 产 各 种 机 电 与 家 电 产 品 必 备 的 基 础 是 模 具 的 基 础 工 艺 装 备 ， 是 进 行 少 或 者 无 切 削 加 工 的 主 要 工 具 ， 是 发 展 制 造 业 的 前 提 。 随 着 我 国 正 在 向 世 界 制 造 业 中 心 和 国 际 模 具 市 场 与 制 造 基 地 逐 步 发 展 ， 国 内 模 具 产 业 将 获 取 更 大 的 发 展 机 遇 和 更 广 阔 的 发 展 空 间 。近 年 来 ， 据 汽 车 、 电 器

11、、 农 机 、 仪 表 仪 器 等 行 业 的 统 计 ， 以 达 到 经 济 生 产 规 模 的 产 品 ， 其 中 6 5 % 为 冲 模 ， 2 0 % 为 塑 料 模 ， 锻 压 模 约 5 % ， 其 他 1 0 % 。 冲 模 比 例 最 大 ， 使 用 最 广 。 可见 ， 冲 模 对 我 国 的 制 造 业 的 发 展 有 着 举 足 轻 重 的 作 用。1.2 国内外研究现状1.2.1 参数化设计的国内外研究现状早在20世纪80年代，参数化技术公司便推出了以变量化、参数化、特征设计为基础的新一代实体造型软件。PRO/E,CAD由此认识到了参数化设计的真正威力，并纷纷仿效。常用

12、的参数化设计CAD软件中，主流的 应 用 软 件 有 U G 、 Pro/Engineer、CATIA和Solidworks这 四 大 软 件 ， 这 些 软 件 各 自 有 不 同 的 特 点 并 在 不 同 的 领 域 分 别 占 有 一 定 的 市 场 份 额 。 参 数 化 设 计 的 鼻 祖 就 是 P r o / E n g i n e e r 了，正 是 由 Pro/Engineer最 先 实 现 了 参 数 化 设 计 ， 正 因 为 她 参 数 化 的 特 点 ， 在 其 横 空 出 世 后 迅 速 抢 占 了 传 统 C A D 软 件 巨 头 U G 和 C A T I

13、A 的 部 分 市 场 份 额 ， 其 主 要 应 用 于 小 家 电 和 日 用 品 、 消 费 电 子 、 发 动 机 设 计 等 行 业 ； U G 和 C A T I A 两 个 传 统 的 软 件 巨 头 也 不 甘 落 后 ， 紧 随 其 后 便 也 加 入 了 参 数 化 设 计 的 功 能 ，在 传 统 的 制 造 行 业 比 如 汽 车 、 航 空 航 天 等 行 业 上 两 个 软 件 还 依 然 占 据 绝 对 的 市 场 份 额 。 反 观 国 内 ， 我 国 的 许 多 企 业 虽 然 引 进 了 国 外 知 名 的 C A D 系 统 ， 但 往 往 没 有 得 到

14、 充 分 的 利 用 ， 企 业 对 C A D 的 巨 额 投 资 ， 并 没 有 全 面 的 达 到 提 高 设 计 质 量 、 缩 短 实 际 周 期 的 目 的 ， 也 没 有 带 来 其 应 有 的 效 益 。 究 其 原 因 ， 是 因 为 没 有 进 行 产 品 应 用 和 管 理 方 面 的 二 次 开 发 ， 据 抽 样 调 查 和 外 商 统 计 ， 国 内 已 引 进 的 CAD/CAM系统 利 用 率 高 、 效 益 好 的 单 位 仅 在 2 0 % 左 右 。 所 以 ， 不 夸 张 的 说 我 国 在 参 数 化 设 计 中 是 远 远 落 后 于 国 外 的 。

15、 而 且 ， 机 械 设 计 的 未 来 趋 势 就 是 参 数 化 设 计 ， 我 国 必 须 改 善 这 点 才 能 在 机 械 设 计 制 造 行 业 有 着 突 破 性 的 进 步。1.2.2 冲压模具的国内外研究现状 欧 美 模 具 企 业 大 多 数 规 模 不 大 ， 员 工 人 数 超 过 百 人 的 都 比 较 少 ， 一 般 模 具 企 业 人 数 都 在 2 0 5 0 人 。 企 业 各 类 人 员 的 配 置 十 分 精 简 ， 一 专 多 能 ， 一 人 多 职 ， 企 业 内 部 看 不 到 闲 人 。 精 益 生 产 、 “ 瘦 ” 型 管 理 的 思 想 得

16、到 了 很 好 的 体 现 。 在 欧 美 的 模 具 制 造 业 中 ， C A D / C A E / C A M 已 经 成 为 普 遍 应 用 的 技 术 。 在 C A D 的 应 用 方 面 ，早 已 甩 掉 图 板 、 二 维 绘 图 的 初 级 阶 段 ， 目 前 的 3 D 设 计 的 使 用 率 已 达 到 了 70%89% 之 高 。UG、PRO/E等 软 件 的 使 用 更 是 普 遍 现 象 。 使 用 这 些 软 件 不 仅 可 完 成 2 D 设 计 ， 同 时 还 可 以 获 得 3 D 模 型 ， 为 N C 编 程 和 C A D / C A M 的 集 成

17、 给 予 了 保 证 。 应 用 3 D 设 计 ， 还 可 以 进 行 装 配 干 涉 的 检 查 ， 从 而 保 证 了 设 计 和 工 艺 的 合 理 性 。 又 因 为 普 遍 应 用 了 数 控 机 床 ， 模 具 零 件 的 加 工 精 度 和 质 量 都 得 以 保 证 。随 着 科 学 技 术 的 进 步 与 国 民 经 济 发 展 对 各 类 通 过 模 具 生 产 的 零 件 的 广 泛 需 求 ， 模 具 技 术 正 向 高 精 度 、 高 效 率 、 长 寿 命 的 方 向 迈 进 。 由 于 这 是 一 项 综 合 性 技 术 ， 所 以 其 发 展 必 然 涉 及

18、很 多 领 域 的 共 同 配 合 。 必 须 要 分 析 、 总 结 、 思 考 ， 这 样 才 能 更 有 发 展。当 前 ， 我 国 模 具 技 术 还 不 是 很 先 进 ， 经 济 效 益 也 不 是 很 高 ， 主 要 是 因 为 一 下 几 点 原 因 ： 1 、 冲 压 基 础 与 成 型 理 论 落 后 ； 2 、 模 具 标 准 化 程 度 相 对 较 低 ； 3 、 模 具 设 计 方 法 和 手 段 、 模 具 制 造 工 艺 以 及 设 备 相 对 落 后 ； 4 、 模 具 专 业 化 水 平 低 等 等 因 素 。 因 此 ， 我 国 的 模 具 在 寿 命 、

19、效 率 、 加 工 精 度 、 生 产 周 期 等 等 方面 与 工 业 发 达国 家 相 比还 是 有相 当 一 段的 差 距 。所 以 ， 我们 应 该不 畏艰 苦 ， 不 怕 困 难 ， 将 我 国 的 模 具 事 业 、 制 造 事 业 做 强 、 做 大 。 1.3 发展前景1.3.1 参数化设计的发展前景目 前 ， 参 数 化 设 计 已 经 成 为 了 CAD中 最 热 门 的 应 用 技 术 之 一 ， 能 否 实 现 参 数 化 设 计 也成 为 评价 C A D系 统 优劣 的 重 要 技术 指 标 ， 这 是因 为 它 更符 合 贴 近 现代 C A D中 概 念 设 计

20、 以及 并 行 设 计 思 想 ， 工 程 设 计 人 员 在 设计 开 始 阶 段 时 便 可以快 速 草 拟产 品 的 零件 图 ， 通过 对 产品 大 小 形状 的 约 束 最 后 精 确 成 型， 同 一 系列 产 品 的 第 二 次 设计 可 以 直 接 通 过 修 改 第 一 次 设 计来 实 现 ， 设 计 参数 不 但 可 以 驱 动设 计 结 果 ，而 且 还 可以 影 响产 品 的 整 个 开 发 周 期 ， 设 计 参数 可 以 来自 于 其 他系 统 。 参 数化 设 计 技 术 以 约 束造 型 为 核 心 ， 更 符 合实 际 工 程设 计 习 惯 ， 在 设 计

21、初 期 ， 设 计 人 员 往 往 关 心 的 是 零 件 的 大 致 形 状 及 性 能 ， 对 精 确 尺 寸 并 不 是 十 分 关 心 ， 特 别 是 在 系 列 化 设 计 中 ， 参 数 化 设 计 的 优 点 就 更 加 突 出 。1.3.2 冲压模具的发展前景现 如 今 ，信 息 化 带 动 工 业 化 发 展 ， 在 经 济 全 球 化 情 况 下 ， 我 国 冲 压 模 具 一 定 要 尽 快 提 高 水 平 。 通 过 改 革 与 发 展 ，采 取 了 多 种 有 效 的 措 施 ， 在 冲 压 模 具 行 业 全 体 人 员 和 专 业 人 士 的 共 同 努 力 奋

22、斗 之 下 ， 我 国 冲 压 模 具 的 水 平 也 不 断 提高 ， 逐 渐 缩 短 与 世 界 先 进 水 平 的 差 距 。 在 “ 十 一 五 ” 期 间 ， 在 科 学 发 展 观 的 指 导 下 ， 我 们 应 该 提 高 自 主 开 发 能 力 、 重 视 创 新 、 坚 持 改 革 开 放 、 可 持 续 发 展 、 走 新 型 工 业 化 道 路 ， 将 速 度 效 益 型 逐 步 转 变 到 质 量 和 水 平 效 益 型 轨 道 上 来 ， 我 国 的 冲 压 模 具 的 水 平 也 一 定 会 更 上 一 层 楼。 第2章 标准导柱参数化设计第2章2.1 UG二次开发

23、语言UGOpen GRIP简介UGOpen GRIP是UG软件包中的重要的二次开发模块的非常优秀的软件之一，具有易学、简单、交互性能强的优点。是Simens 公司提供的用于UG二次开发的软件工具。GRIP语言具备完整的语法规则、程序结构、内部函数，GRIP程序能够实现与Unigraphics的各种交互操作，例如几何体的创建、文件的管理、系统参数的控制、UG数据库的存取等。（1：UG二次开发基础）2.2 GRIP程序的具体开发过程 (1) 首先在你的E盘新建一个名为daotzhu的文件夹。(2) 单击【开始】【程序】Unigraphics NX 8.5NX工具NX Open Grip 进入GRI

24、P开发环境GRADE,如图2-1所示。图2-1GRADE界面图(3) 在GRADE界面图中选择<4> change Directory 回车后出现Enter new Directory。输入E:/daozhu。（生成新的工作目录）。紧接着进入GRADE界面。(4) 在 Enter Option 中选择<1>Edit功能输入程序名称daozhu。假如目录中存在daozhu文件名，则打开GRIP程序，如不存在则新建一个GRIP程序。生成文件记事本。(5) 在记事本中输入你的程序代码保存，返回GRAIP界面(6) 在GRADE界面图中选择<2>Compile程序编

25、译功能。编译成功将出现“GRIP PROGRAM COMPILED WITHOUT ERROE；而编译不成功，则出现错误代码提示，如图2-2、2-3.图2-2程序编译成功 图2-3程序编译不成功(7) 编译成功在GRADE界面中连续回车三次生成.gri、grx、grs三种文件。(8) 启动NX 8.5文件Excute UG/OpenGrip选择目录中的daozhu.grx,单击就可以生成设计的导柱。2.3 标准导柱参数化设计2.3.1 A型导柱设计（1） A型导柱零件图图2-4 A型导柱零件（2） 建模思路A型导柱零件是轴类零件和A型导套配合，从A型导柱零件的结构具有一个圆柱和多个倒角。编程建

26、模顺序为先通过圆柱体函数的功能构造出圆柱体生成导柱，如图2-5所示。再通过倒角命令对导柱进行倒角和倒圆角。如图2-6所示。图2-5导柱（3） 编写程序源代码entity/obj1,obj2,obj3,obj4,obj5$定义实体I10:param/'enter the options','d=',d,'L',L,respjump/I10:,trm:,resp$参数输入I20:obj1=solcyl/origin,0,0,0,height,L,diamtr,d$生成高度为L直径为d的圆柱体1obj2=point/0,0.5*d,L-3blend/o

27、bj1,radius,3,obj2delete/obj2$倒角obj3=point/0,0.5*d,3blend/obj1,radius,3,obj3delete/obj3$倒角trm:halt（4） 执行程序启动NX 8.5文件Excute UG/OpenGrip选择目录中的daozhu1.grx,单击，出现参数对话框。在参数对话框中输入参数得到想要的导柱，如图2-6所示。 图2-6 A型导柱2.3.2 B型导柱（1） B型导柱零件图，如图2-7所示。图2-7 B型导柱零件图（2） 建模思路B型导柱零件是轴类零件和B型导套配合，从B型导柱零件的结构具有一个圆柱和多个倒角，在导柱中部有一个定位

28、槽。编程建模顺序为先通过圆柱体函数的功能构造出三个不同的圆柱体，分别为d、(d+1) 、D的圆柱体。通过实体布尔减运算分别把d和D圆柱体与(d+1) 生成导柱。在通过倒角命令对导柱进行倒角和倒圆角。（3）编写程序源代码entity/obj1,obj2,obj3,obj4,obj5 $定义实体I10:param/'enter the options','d=',d,'d1=',d1,'L=',L,'h=',h,respjump/I10:,trm:,resp$参数输入I20:oobj1=solcyl/origin,0,

29、0,0,height,h,diamtr,d1$生成高度为h直径为d1的圆柱体1obj2=solcyl/origin,0,0,h,height,10,diamtr,d1-1$生成高度为h直径为d1-1的圆柱体2obj3=solcyl/origin,0,0,h+10,height,L-h-10,diamtr,d$生成高度为L-h-10直径为d的圆柱体3obj4=point/0,0.5*d,L-3blend/obj3,radius,3,obj4delete/obj4$倒角1obj5=point/0,0.5*d1,3blend/obj1,radius,3,obj5delete/obj5$倒角2trm:

30、halt（4）执行程序启动NX 8.5文件Excute UG/OpenGrip选择目录中的daozhu2.grx,单击，出现参数对话框。在参数对话框中输入参数得到想要的导柱，如图2-8所示。图2-9 B型导柱2.4 本章小结本章简单介绍了UG二次开发语言、GRIP程序的具体开发过程和两种导柱的参数化设计过程和最终实体图。第3章 模具总体结构设计3.1 冲压件的工艺分析冲压件加工的工艺性指的是冲裁件对冲压工艺的适应性，良好的加工工艺应该满足工序少、模具加工较易、材料理解省、寿命较长、产品质量稳定及操作方便等要求。影响工艺分析因数有很多，如加工零件结构形状、形位公差、精度要求及技术要求等等。冲压件

31、的工艺性主要要求有：1.冲裁件的形状和尺寸冲裁件的形状应简单、对称，最好有直线和圆弧构成。避免冲裁件有过长的悬臂和狭槽，悬臂和狭槽的最小宽度必须大于毛坯料厚t的两倍,即b>2t,如图3-1所示。为了防止冲裁时凸模折断或压弯，冲裁件的孔与孔之间、孔与边缘之间的距离不能过少和冲裁件各直线或曲线的连接处应尽可能避免锐角、严禁尖角。2.冲裁件的尺寸精度一般冲裁件内、外形所能达到的经济精度，如表2-1。两孔中心距离公差、冲裁件的角度偏差值和一般冲裁剪切面表面粗糙度。3.尺寸标注·冲裁件的尺寸标注应该符合冲裁工艺要求。此次设计为联动片的冲裁模具，该冲压件外形简单，精度要求高，只需一次冲裁加

32、工便可成形。并且联动片的生产批量为小批量。联动片质量轻、尺寸小为了提高其生产效率、经济性将其模具设计成简易精冲模。该模具用于冲裁2mm厚的优质冷轧钢板，联动片的简易精冲模。零件如图3-1所示。图3-1 联动片冲 裁 件 的 工 艺 性 是 指 冲 裁 件 对 冲 裁 工 艺 的 适 应 性 。 它 应 满 足 节 省 材 料 、 减 少 工 序 、 容 易 加 工 模 具 、 使 用 寿 命 长 、 操 作 方 便 及 产 品 质 量 稳 定 等 要 求 ， 在 设 计 中 ， 我 们 应 该 注 意 的 是 ， 制 件 的 结 构 形 状 、 精 度 要 求 、 形 位 公 差 及 技 术

33、要 求 等 对 其 具 有 较 大 影 响 。针 对 于 本 次 毕 业 设 计 的 题 目 要 求 ， 材 料 为 厚 度 为 2mm的 优 质 冷 轧 钢 板 ， 具 有 良 好 的 冲 压 性 能 ， 在 工 件 进 行 冲 压 零 件 时 ， 满 足 了 冲 裁 件 形 状 简 单 对 称 的 原 则 ， 避 免 锐 角 的 存 在 ， 孔 与 孔 、 孔 与 边 缘 的 距 离 ， 满 足了 a1.5t 的 要 求 。 由 于 冲 压 零 件 较 小 ， 因 此 在 凸 模 的 前 端 采 用 了 活 动 护 套 和 固 定 护 套 来 保 护 凸模 ， 保证 其 大 部 分 均 可

34、 获 得 不 间 断 的 导向 ， 增 加了 凸模 的 刚 性 和 强 度 。 工 件 的 尺 寸 冲 孔 按 I T 1 3 级 计 算 。 尺 寸 精 度 一 般 ， 普 通 冲 裁 完 全 能 满 足 加 工 要 求 。 冲 裁 件 孔 中心 距 公 差 为 ±0.15。第3章3.13.2 简易精冲模3.2.1 简易精冲模优缺点简易精冲模指的是只完成一种工序的冲裁模。如落料、冲孔、切边、剖切等。简易精冲模可以同时有多个凸模，单其完成的工序相同。简易精冲模优缺点：（1） 容易实现机械化和自动化操作。（2） 模具制造容易，结构简单，制造周期短，价格低。（3） 通用性好，适用于中，小

35、型批量生产。（4） 模具结构与模具材料是否与冲裁批量相适应。（5） 模架与模具选用标准件。（6） 落料模的送料方向要与选用的压力机相适应。（7） 对称工件的冲模架应保持上下模的正常装配。3.2.2 简易精冲模的结构形式该模具采用简易精冲模。3.3 冲模的结构组成冲模的零部件由工艺构件和辅助构件组成。3.3.1 工艺构件工艺构件由工作零件，定位零件，压料、卸料及出件零、部件组成。1.工作零件 工作零件指的是完成冲压工作的零件，冲模的工作零件主 要是凸模和凹模。凸凹模成对互相配合，完成对毛坯料的冲裁成形动作。它们的形状精度、尺寸精度及材质处理等因数决定着冲模的性能和使用寿命。2.定位零件定位零件的

36、作用是保证送料时有良好的导向和控制送料的进程。毛坯在模具中的定位主要有两个方面：一是在送料方向的定位，用来控制送料的进程，通常称为档板，如图3-2中所示的销。而是与送送料方向上的定位，称之为送进导向。主要定位零件有导料板、挡料销（钉）、定距侧刃、导正销、定位板(销)。1) 定位销 单个毛坯件进行冲裁加工时，通才采用定位销定位。可用于毛坯的外形定位，也可用于毛坯内孔定位2) 挡料销 挡料销的主要作用是保证条料送进时有精确的送进距。挡料板的结构形式按作用不同可分为固定挡料销、活动挡料销和始用挡料销3) 导正销 导正销的作用是保证极进模冲裁件内孔和外缘的相对位置精度。在极进模中的定位主要采用导正销。

37、导正销安装在凸模的工作端面上，在落料前导正销插入已冲裁好的孔中，用来确保内孔与外形的相对位置，以消除送料时产生的相对误差。4) 定距侧刃 定距侧刃是以切去条料旁侧少量毛坯料来限制送料进距。定距侧刃断面的长度等于步距，定距侧刃的前后导尺两侧之间的距离步相等。所以只有侧刀切去等步距相等的料后，条料才可以向前一个步距。定距侧刃通常用于级进模。当用挡料销满足定距要求就不用采用定距侧刃。结合设计要求、模具加工较易、材料省操作方便等要求，联动片的冲裁模具选择挡料钉和导料板作为定位零件。图3-2 定位销（1） 压料、卸料及出件零、部件压料、卸料及出件零、部件由卸料板、推件装置、顶件装置、压边圈、弹簧和橡胶圈

38、1）卸料板 卸料和推料零件的主要作用是保证在冲裁加工工序完毕后将制件和废料排除，用来保证下一次工序可以顺利进行。卸料板分为刚性卸料板和弹性卸料板，。刚性卸料板能承受卸料力较大，常用于较厚的冲压件的卸料。其特点是卸料安全可靠，但生产效率不高。弹性卸料板分为顺装式模具的弹性卸料板和倒装式模具的弹性卸料板。图3-3为顺装式模具的弹性卸料板。卸料板具有操作方便，生产效率高的特点。，但卸料力比较小。可靠性不如刚性卸料板。2）推件装置 推件装置分为两种刚性推杆装置和弹性推杆装置。刚性推杆装置推杆力大，推件可靠，但没有压料作用。3）压边圈 在拉伸冲压工序工序中，为了保证拉深件的表面质量，防止拉深过程中材料的

39、起皱，一般采用压边圈。4）弹簧和橡胶圈在模具中应用广泛，主要用于推料、卸料和压边等工作。图3-3 顺装式模具的弹性卸料板3.3.2 辅助构件辅助构件由导向零件，固定零件。（1） 导向零件 导向零件的保证上模、下模相对运动时的精确导向装置，基本要求是工作可靠、保证凸、凹模间隙的均匀、导向精度好、拥有一定互换性。导向装置目前已基本标准化，并有商品供应。主要的导向零件有导柱和导套。导柱和导套的结构形式有滑动和滚动两种1）滑动导柱和导套的形状都是圆形，它具有加工方便，装配简单，是应用最多的导柱和导套。如图3-4所示2）滚动导柱和导套是一种无间隙，精度高的导向装置，适用于高速和高精度模具。图3-4 导柱

40、和导套（2） 固定零件 固定零件的作用主要是保证工作零件、定位零件、卸料和推料零件、导向零件连接成一个有机的整体，保证零件间的相对位置，并使冲裁模具能正确安装在压力机上，例如上、下模座、模柄、凸、凹模固定板和垫片。3.4 模具的材料确定冲压材料与冲压生产的关系密切，冲压材料质量的好坏将直接影响冲压工艺过程设计、产品使用寿命和冲压件质量。冲压件材料费用往往要占冲压件成本的60%到80%。因此，提高冲压件结构的工艺性和提高与稳定材料的质量。工作零件的材料确定。冲模是在较大的冲击、温升、磨损等状况下工作，尤其是凸模、凹模的工作条件更差，所以凸、凹模的材料要求有好的耐磨性、耐冲击性、热变形小、淬透性及

41、优良的机加工性能等，而且要价格便宜，采购方便。要满足上述全部条件是困难的，所以冲模材料必须根据具体生产条件、用途来选用。联动片的厚度为2mm的优质冷轧钢，并且轮廓较为简单，其凸凹模选用耐磨和耐冲击性都较好的Cr12，其中凸模热处理硬度达到HRC58-62，凹模的热处理硬度为HRC58-62。冲模辅助零件材料的确定可以参见选材表3-5。表3-5 零件材料选用表零件名称材 料热处理/HRC上模座，下模座HT200模柄Q235挡料销、挡料板454348导柱、导套T10A5660固定板、垫板454348螺钉、螺栓Q23543483.5 模具的总体设计联动片的模具结构主要由上模座、下模座、模柄、挡料销、

42、挡料板、凸模、凹模、导柱、导套、固定板、垫板、螺钉、螺栓等零件组成。 凸模采用精铣进行加工，总长为53mm。凸模通过凸模固定板固定上模座，凸模与固定板和上模座之间采用螺钉联结，如图3-6。固定板一般用45钢制造，厚度为16mm。凹模采用整块加工，通过电火花线切割加工。导柱选择级精度的中间导柱模架。图3-6 凸模联接联动片精冲模具工作原理是：本模具使用在普通冲床上。精冲时的压力由上、下两组蝶形弹簧获得。上面弹簧力（为四组）大于下面弹簧力(为两组)，因下面的弹簧力不应把已落料的工件顶进条料里。冲裁完成后当上模上升时，件5作用于件11顶出工件，上模继续上升，件5接触到件8时向外摆动，脱开件11,上模

43、回升至最高点，完成一次冲程。图3-7 联动片装配图3.6 本章小结本章根据联动片结构的特点，决定将该套模具设计成生产效率高、经济性好的简易精冲模。介绍了简易精冲模和联动片模具的基础知识。确定出各个零件的材料和热处理硬度。最后给出了模具的总体设计和模具的工作原理。第4章 模具设计4.1 联动片零件零件简图：如图4-1所示。图4-1 联动片生产批量：小批量材料：优质冷轧钢材料厚度：2mm4.2 排样设计（1）排料方式的选择冲裁件的排样指的是冲裁件在条料，带料或板料上的布置方法。常见的排样方法有直排、斜排、直对排和混合排。合理的排样不仅可以提高材料利用率，还可以降低成本，并且保证了模具的寿命的有效措

44、施。根据工件的形状，采用有废料的直排法。（2）搭边设计搭边是排样时工件之间，以及工件与条料之间留下的余料叫做搭边。搭边的主要作用是补偿条料的定位误差，保证冲压出合格的工件。还可以保持条料具有足够的刚度。搭边是废料，搭边越小越好但是搭边过小容易使刃口磨损，降低模具寿命。工件外轮廓近似L形，排样选择斜排的方式，如图4-2所示。图4-2 排样图条料宽度b=107mm送进步距3（3）材料利用率 一个进距地材料利用率=式中 A冲裁件面积，mm平方 n一个进距的冲裁件数目 B条料宽度,mm h进距,mm其中A=905mm，n=1，一张板料上的总材料利用率=式中 N一张板料件总数目； L板料长，mm B板料

45、宽,mm其中 n=10, L=290mm，B=107mm, 4.3 冲裁工艺力的计算（1） 冲裁力 冲裁模设计时，为了合理地设计模具及选用设备，必须计算冲裁力。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力。通常所说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力F一般按下式计算 (4-1) 式中 F冲裁力，N； L工件外轮廓周长，mm； t材料厚度，mm； 材料抗剪强度，Mpa； K系数。系数K是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、材料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般K=1.3 。为计算简便，也可按下式估算冲裁力

46、 (4-2)式中材料的抗拉强度。其中，=386 Mpa所以 （2）卸料力卸料力是从凸模上卸下紧箍着的材料所需的力(4-3)冲裁力，N； 卸料力因数。 查得 ，把已知数据代入上式得（3）推件力推件力是把落料件从凹模洞口中顺着冲裁方向推出去的力=nF(4-4) n同时卡在凹模内的冲裁件个数；冲裁力，N； 卸料力因数。查得 ，n=1把已知数据代入上式得 =nF=0.055200720=11039.6N（4）顶出力 顶出力 (4-5)式中 冲裁力，N； 分别为卸料力、顶出力因数。 查得 ，把已知数据代入上式得4.4 冲压设备的选用压 力 机 的 选 择 ，是 模 具 设 计 中 的 一 项 重 要 内

47、 容 。 压 力 机 的 选 择 合 理 直 接 影 响 到 冲 压 设 备 的 安 全 高 效 的 使 用 ， 也 关 系 到 冲 压 件 产 品 质 量 、 产 品 成 本 模 具 寿 命 、 生 产 率 等 一 系 列 问 题 。 冲 压 设 备 的 选 用 包 括 选 择 压 力 机 类 型 和 规 格。为 安 全 起 见 ， 防 止 压 力 机 的 超 载 ， 压 力 机 的 公 称 压 力 大 于 或 等 于 各 种 冲 压 力 的 总 和 FZ即F压FZ的 原 则 选 取 压 力 机 。 在 小 型 冲 裁 件 的冲 压 生 产中 ， 根 据 冲 压 工 序 的 性 质 和 模

48、具 结 构 选 择 采 用 开 式 压 力 机 。 这 种 压 力 机 具 有 三 面 敞 开 的 操 作 空 间 、 容 易 安 装 机 械 化 装 置 和 操 作 方 便 等优点。本次设计采用卸料装置和下出料方式的冲裁模，则FZ =F+=219788.4N=220KN可选取公称压力为250KN的开式双柱可倾压力机，该压力机与模具设计的有关参数为3：公称压力：250KN滑块行程次数：145次/min封闭高度调解量：35mm滑块行程：45mm最大闭合高度：180mm工作台尺寸：240mm×370mm模柄孔尺寸：30mm×55mm4.5 冲裁压力中心确定模具的压力中心就是冲压

49、力合力的作用点。为了使冲裁平稳，减少导向件的磨损和提高模具及压力机寿命应使模柄轴线和压力机滑块中心线重合。联动片零件是不中心对称零件，所以其重心并不是很好确定，为此我们可以用三维软件来辅助计算。这里我们使用了UG软件的分析模块。显示的质量属性值体积 = 1811.267031300 mm3面积 = 2332.041949801 mm2质量 = 0.014183380 kg重量 = 0.139091444 N回转半径 = 32.106617325 mm质心 = 44.154679600, 20.097580829, 1.000000000 mm由此该模具的压力中心坐标为xc，yc，则xc=44，

50、yc=20。4.6 凸凹模刃口尺寸的计算4.6.1 刃口尺寸计算原则（1） 落料件的尺寸是由凹模尺寸所决定的，在设计落料模时，应以凹模为基准，间隙取在凸模尺寸上。冲孔件的尺寸取决于凸模尺寸，在设计冲孔模时以凸模为基准，间隙在凹模上。（2） 在需要考虑冲裁凸凹模的磨损时，应有两种情况。一是刃口尺寸在磨损后增大，则刃口的公称尺寸应该取工件公差范围内较小的数值。二是基准件的刃口尺寸在磨损后减小，则标准件刃口公称尺寸应该取工件尺寸公差范围较大的数值。这样也能在磨损的情况下加工出比较合格的零件。（3） 模具刃口的制造公差既要保证工件的精度要求也要保证有合理的间隙。通常模具的制造精度应高出工件精度34级，

51、可通过基本尺寸查询凸凹模的公差值，如表4-3表4-3 凸、凹模的制造公差基本尺寸凸模公差凹模公差180.0200.02018300.0200.02530800.0200.030801200.0250.0351201800.0300.040结合冲压模具及联动片的形状特点。此模采用配作法，落料时选凹模为设计基准件，只需计算凹模的刃口尺寸及制造公差，而凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按需求配作。凹模的公差为0.020mm。4.6.2 刃口尺寸计算刃口尺寸计算方法主要有凸凹模分开加工和凸凹模配合加工两种。根据联动片的形状和加工复杂程度，该模具选择凸凹模分开加工。为了保证间隙值，必须满足式（4-6）条件。 (

52、4-6)式中 凸模的制造公差； 凹模的制造公差。查表4-3的得=0.02，=0.02查表4-4得=0.04，=0.06所以满足间隙要求。表4-4 刃口间隙材料名称45、65Mn10、15、20Q235、Q215H62、H680.10.0150.0350.010.0300000.20.0250.0450.0150.0350.010.03000.30.040.060.030.050.020.040.010.030.40.080.100.060.080.040.060.0250.045由于联动片结构简单，只需落料不需冲孔。这里只对落料进行计算。根据刃口尺寸计算原则，落料应该先确定凹模刃口基本尺寸。因

53、为凹模的刃口尺寸在磨损后会增大，所以应使凹模的基本尺寸接近工件轮廓的最小尺寸，在减去凸模基本尺寸得到最小尺寸。落料的各零件尺寸公差的分配位置见图3-5所示。其计算见式(4-7) (4-8) 式中 、落料凸、凹模基本尺寸(mm)； 、凹、凸模制造公差(mm)； X磨损量，磨损系数为：最小合理间隙(mm)； 工件制造公差(mm)；4.7 冲模零件与结构设计4.7.1 工作零件工作零件指的是完成冲压工作的零件，冲模的工作零件主要是凸模和凹模。凸凹模成对互相配合，完成对毛坯料的冲裁成形动作。冲模的性能和使用寿命正是由它们的形状精度、尺寸精度及材质处理等因数决定着。（1） 凹模采用凸、凹模配合加工，落料

54、时以凹模为基准件。对相应的凸模以凹模实际尺寸按需求配作1） 凹模的刃口形状 刃口形状主要有锥形刃口、柱形刃口筒形或和柱形刃口筒形。根据凹模的设计要求和强度要求选择柱形刃口筒形。2） 凹模外形尺寸 凹模厚度的确定H=Kb 凹模壁厚c=(1.52)H 式中b凹模孔的最大宽度;mm K因数H凹模厚度，其值为1520mmc凹模壁厚，其值为2640mm其中b=60mm、K=0.3。H=Kb=0.360=18；c=2×18=36 按上式计算凹模外形尺寸，可以保证凹模有足够的强度和刚度，一般步需要进行强度校核（2） 落料凸模1） 凸模的结构组成 根据冲裁件的形状和尺寸，采用圆形凸模机构，如图3-5。为了避免应力集中，同时保证