安装架下板复合模设计

第一章绪论1.1模具产业的重要性随着制造业的飞速发展，冲压成型技术地位愈发重要，从车、船、飞机等大型运输工具到化工设备、航天设备和精密仪器，零件的生产都离不开冲压成型。据统计，飞机上约70%是冲压或拉伸而成的曲面零件，汽车上约60%-70%是通过板料冲压制造而成的零件REF_Ref19654\r\h[1]。最近几年，随着汽车、航天等制造行业的迅速发展，在行业进步和企业竞争的压力下，使得冲压零件的成型标准越来越高。有些零部件如精密仪器等由于使用的需要，对成型精度有着近乎严苛的要求，这就使加工标准随之提高REF_Ref19690\r\h[2]。与此同时，模具还是一种“收益放大器”，这是指模具所能产生的产值，经常会超出其本身的产值，一般都是一赔一百，也就是说，如果一台模具的产量是一亿，那它所能带来的工业产值将会在百亿以上。如今，随着新材料的开发和出现，用模具生产出来的产品将会越来越多，模具的类型也会越来越多，所涉及的范围也会越来越广。数据表明，在现代工业的飞速发展中，模具的作用也是不可或缺的，它为工业的发展提供了大量的产品，并推动了经济的发展。同时，它还以其低耗能为特征，对环境保护和节能减排起到了很大的作用。目前，模具已作为一种工业产品的主要供给渠道，其用途非常广泛，从汽车生产、电器制造、电子零件、化工生产、航天等领域，还被广泛地用于日常生活用品等领域尤其是在汽车的制造上，一辆车至少要用到数千个模具，上到汽车的外支撑钣金，下到内饰的装饰品，大部分都是用模具制作的，而在许多电子零件中，还有大量的塑料外壳，以及里面的连接件，都是用模具制作的。在我们的日常生活中，超过半数的物品都是模具制品，就像是我们日常所需用到的智能手机，其中大部分的手机外壳都是塑料制品，手机保护壳都是模具加工而成，而有些家电，像是电视，它的外框和支架也是通过模具加工而成的。现在的模具有很多种，可以分为几种。根据所用的材料，分为五金模具、塑胶模具和特种模具，而五金模具所占的比重最大，可以达到60%以上，包含了冲压模具、锻造及挤压、压铸模具等，主要是用于金属或合金的零件。有很多种，就拿冲压模具来说，它也可以分为冲模、冲模和拉延、弯模。塑胶模具主要是用来制造塑胶产品，也有注射、吹塑、挤压等模具，它们在模具中占到了35%的比重，是近几年发展迅速的一种模具。1.2模具技术国内外发展现状在经历了漫长的发展之后，一些中、低端的模具已经出现了产能过剩的情况，目前模具向高端、高精度、长寿命方向发展，同时对模具的材质也提出了更高的要求对模具的要求也更高了，模具的生产时间也缩短了，各国都有自己的标准。同时，世界模具行业正经历着一场大的调整，一些模具生产企业也开始向发展中国家迁移，这类区域的模具需求缺口较大，具有较好的发展前景。从世界范围内看，世界上最先进的国家，都是德国、美国、日本、韩国、意大利等发达国家，他们都是世界上最先进的国家，他们的科技水平，远超很多发展中国家，而且他们的出口额，也超过了一半。这些先进国家的模具工业的特征是：人员精简、专业水平高、目标明确、标准高。美国的模具公司有七千多家，其中有百分之六十的人不到十五人，而美国是世界上模具产业最发达的国家，它的发展历史很长，发展基础很好，国内的各模具企业都有自己的特点，每一家模具制造企业都有自己的特点，专门生产某一领域的模具，模具的交货速度很快，标准化程度高，模具制作精度高。我国的模具行业，总体上发展较慢，可以说，在早期的时候，中国的工业发展一直很缓慢，最开始只有几家大型企业能够照搬外国的模具，但是随着中国经济的快速发展，对于模具的需求也在快速增长，很多沿海城市引进了很多先进的模具，并且根据这些模具的发展，在短短的几十年里，国内的模具就有了很大的变化。在模具行业中，我国是一个新兴的国家，正在以极快的速度赶上和超过了许多发展中国家，同时也已经成为了一个模具制造大国。特别是在九十年代，由于引进了大量的加工机床，加上设计软件的广泛应用，这些都为我国的模具发展创造了有利的条件。目前，全国的模具公司数量已经超过了三万家，其中不乏一些国有的大型模具公司。模具的产量也在不断地提升，2018年，全国的模具消耗金额高达2555亿元，占世界模具总消耗量的百分之三十，而且还在不断地增长，中国的出口额度已经从2015年的五十亿美元，增长到了2018年的六十亿美元，国内的模具行业不仅能满足本国的需要，还能出口到其他国家。这也反映出我国模具技术的进展，和当前模具发展状况，取得了很好的成果。但是，同世界上某些最先进的国家相比，还有一定的差距，例如，我国的模具产业发展极不平衡，南方的情况要好于北方，同时，模具的技术含量也不高，高端模具的外销也比较少。1.3设计要求这一次的设计主题是安装架底板的冲压工艺和复合模设计，这是一种比较常用的安装架底板零件，它的加工过程是落料和冲孔，用冲压加工就能达到这个要求，而且它的生产效率也很高。毕业设计是一项非常重要的工作，它能够帮助学生加强自己的专业知识，同时也能够将自己所学的知识应用到本次的设计中，更好地将自己所学的知识应用到设计中去。从而提高了设计和运营的能力。下面是这次安装架上的下板件。零件：安装架下板，生产批量：大批量，材料名称：钢，厚度3.0mm。零件如下图所示：图1-1工件图形

第二章制件的工艺分析2.1工艺分析冲压按照加工的方法可以分为两个大的基本方向，即分离和成形，分离工序也被称为冲裁，它的作用就是将零件从板材中按对应的轮廓线分开，并且要符合表面的基本要求。成形的过程就是在不损坏板材的情况下，通过塑性变形来得到所需的产品。在实际的生产中，一般一个零件有许多道工序，要满足各种工序的同步加工需要，常用的工序有：冲裁、落料、剪切、弯曲、拉伸等。在设计模具时，要尽量使其结构简单，同时又要满足产品的质量要求，这样才能降低成本。模具的精度还直接影响到制件的成形质量，而成本则直接影响到产品的经济效益，所以在设计时应全面加以考虑。对冲压件而言，判定其工艺性好坏的关键在于，所获得的制品的质量是否符合所需，模具的使用寿命较长，生产成本较低。此次设计的零部件是安装架下板，如图1-1所示，从零部件的图表可以看到，这次的零件是一个长方形的，大小适中，是一个中型的零件，它的外部结构是由直线和圆弧构成的。这座建筑的四个角上各有四个圆形孔，每个圆形的直径为12mm，中间有三个细长的孔，为了便于加工，也为了提高产量，将孔和轮廓一起下料。图1-1工件图形对这次的安装架下板进行了分析，主要分为两道工序：冲孔跟落料，工件的厚度3.0毫米，对加工的精度有很高的要求，如果是较薄的零件，可以选择平板或者卷料来加工，1Cr13为马氏体不锈钢，属铬不锈钢系列。该合金具有良好的抗腐蚀性能，并具有良好的抗腐蚀性能，其中含碳量为0.1%左右，Cr含量为12%~14%。1Cr13因其优异的机械性能及抗腐蚀能力，在低腐蚀性介质（如大气、水、蒸气）中表现出优异的抗腐蚀能力，并在其表面生成一层铬氧化膜，可防止腐蚀性介质直接接触到基体材料。因为是钢材，所以在下料的时候，需要对材质进行分析。这次的零件是一种批量生产，年产量为五十万件，最大的外部尺寸是210毫米，大小都是一些中小型的零件，从孔边缘到外表面的最小间距是4.0毫米，这种零件可以采用单工序，复合模，或者复合模具，根据工件的产量需要，选择适合的冲压方式。

2.2材料的工艺性能1Cr13的冲压工艺需关注材料特性、模具设计等多方面参数。我将围绕冲压前准备、冲压过程及后续处理，材料性能参数列出下表。工艺阶段具体内容工艺参数注意事项及效果冲压前准备材料状态板材厚度：0.5-3mm硬度：退火态，HB≤200板材厚度影响成型难度，退火态降低硬度，提高塑性，利于冲压成型模具设计凸凹模间隙：单边间隙为材料厚度的5%-8%模具表面粗糙度：Ra0.8-1.6μm合理间隙保证冲压件质量，防止毛刺过大；低粗糙度模具减少材料表面划伤冲压过程冲压速度40-80次/分钟速度过快易导致材料变形不均匀、模具磨损；速度过慢影响生产效率冲压压力根据冲压件形状、尺寸及材料厚度计算，一般为10-50MPa压力不足无法成型，压力过大可能损坏模具和工件润滑润滑剂：选用专用金属冲压润滑剂涂抹方式：均匀涂抹于模具与材料接触表面减少摩擦，降低冲压所需力，提高模具寿命和工件表面质量冲压后处理去毛刺机械打磨或化学抛光去除冲压产生的毛刺，保证工件尺寸精度和表面质量退火处理加热温度：650-700℃保温时间：1-2小时冷却方式：随炉冷却消除冲压加工硬化，恢复材料塑性，便于后续加工2.3工艺方案确定零件的工艺方案有很多种，可以分析零件的工序要求，选取合适的工艺方案组合，最佳工艺方案要符合产品的生产效率，以及符合加工经济性要求，并且尽可能满足操作简单要求。该件的生产过程包括落料和冲压，所以，按照该过程，我们可以将其划分为三种基本的工艺方案：方案一：采用先下料后冲孔的方法，采用一次成型的方法进行冲压。方案二：下料，冲孔采用组合模工艺。方案三：采用侧面切割、冲孔、冲孔、冲孔、冲孔、空下料、采用复合模具。上述三种工艺方案均有各自的特点，对此进行了对比。方案一的单工艺模结构相对简单，易于设计，模具制作费用也较低，但其生产效率相对较低，因为要设计两个模具，所以在冲压时，工件的精度会相对较差。方案二采用了一套组合模具，只需要一套模具就可以完成冲孔和落料，这是一种更简便的方法，但它适用于一些精度不高的零件的加工。方案三采用了复合模的方法，这种模具的生产率更高、操作更简便、更容易地实现了自动化，并且具有非常高的精确度。上述三种方案都能达到产品的加工需要，由于这次的零件需求量较大，并且材料厚度是3.0毫米，所以为了满足生产效率和满足每年常数的生产为要素，选择了第二种方案，即采用复合模具生产，采用弹性卸料结构，倒装复合模具的形式。

第三章制件的排样排样是指冲裁件在条料或板材中的安排，它也是模具设计过程中的一个重要环节，它不仅会对模具的结构产生直接的影响，而且还会影响到材料的利用率、产品的品质、生产效率和模具的使用寿命。所以，在冲裁模设计中，必须要有一个合理的排样方法。3.1制件的排样在模具中，排样是一个很重要的过程，排样的选择是否合适，直接影响到了材料的利用率，也决定了模具的结构难度。在冲裁模具中，材料的占用成本一般都很高，可以占到全部材料的60%，因此，如何进行合理的设计，使材料的利用率得到最大程度的发挥，是十分重要的。排样是指在板材中的布局，判断排样是否合理，通常可以通过对其材料利用率进行分析，从而达到最大限度地利用材料的利用率，从而减少了材料的浪费，提高了经济效益。如果安排得好，还可以提高成形部件的质量，同时也可以简化模具的结构。所以排样决定了模具的使用寿命、鲜度和经济性等。现在的排样方法主要有三种，即有废品，少废品和无废品，选择哪一种，要根据零件的形状来进行分析，由于零件的形状比较简单，可以选择裁搭边的方法，将零件通过多次冲裁的方法进行时效，这样排样出来的零件具有很高的精度，也可以方便的满足凹模跟凸模的排布要求。3.1.1制件件的排样原则排样件的布局，应遵守下列基本原理：(1)在保证物料利用率的前提下，对产品的外观进行小幅度的修改，一般不会对产品的使用品质造成任何影响。(2)排料要求模具结构简单，便于使用，并具有良好的强度。(3)尽量降低模具的制作费用，避免不必要的材料浪费。(4)必须保证产品的质量，并保证产品对条带纤维的方向的要求。3.1.2搭边值的确定在冲压过程中，两个工件之间，或者工件跟条的一侧的余料叫做搭边，搭边具有两种功能，一种是对定位误差和剪板误差进行校正，保证冲出合格的产品，另一种是增强条料的刚度，使条料进给更加方便，从而提高了生产率。边距的大小直接影响着冲裁件的质量，如果边距过大，那么材料的利用效率就会下降，而如果边距过小，又会造成连接的强度不够，在冲裁的时候，有可能会被拉断，或者是把搭边拉到了模具的间隙里面，最终造成冲裁力不均匀，过早地损伤了模具的刀刃，所以一定要选取适当的搭边数值3.1.2排样的步骤（1）综合零件外观及材料特性选取排样方式。（2）带料宽度确定：带宽尺寸需要通过搭边数值来确定，其中零件的答辩数值确定如下所示：侧搭边值确定：侧搭边为复合模具过程把各个零件沿着料宽方向连接部分，此部分称作是侧搭边。这次的安装架底板，材料厚度为3.0毫米，长度为210毫米，经过查阅了一些信息，才知道，这些部件的最小拼接量为2.5毫米，侧面搭边为2.8毫米，这一次，我们采用了一种复合模具。本次设计的单排排样设计中，条料宽度：B=制件宽度+搭边距离×2=210+2.8×2=215.6mm（3）步矩确定：间隙搭配的数值通常是根据经验来确定的，根据产品的质量要求，选择一个较小的数值，这次的零件拼接间距为2.5毫米，是一个长方形的结构，所以可以把零件设计成一种直排的结构，可以计算出的步距有以下几个方面：步距D=制件的排样宽度+2.5=100+2.5=102.5mm。通过上面的材料利用率数据的计算，设计合理的排样图，如下图3-1所示：图3-1排样图3.2材料利用率的计算一个步距内材料利用率η：式中F——个步距内冲裁件面积（包括冲出小孔在内）；20989.2699mm²n——个步距内冲裁件数目；B——条料宽度（mm）；215.6mmS——步距（mm）；102.5mm单排排样利用率计算：=1×20989.2699/215.6×102.5×100%≈94.978%

第四章冲裁力计算及刃口尺寸计算4.1冲裁力的计算4.1.1冲裁力的计算冲裁力是指冲裁时冲头所受到的最大压力，它包含了对板料的正面压力，一般来讲，冲裁力是冲裁的最大值，同时也是选择冲压模具和计算模具的一个重要参考。为了确保所选择的冲床能满足冲切力的要求，对冲切力进行了计算。以上：--材料抗剪强度(MPa)；L--冲裁周边的总长(mm)；t--材料厚度(mm)；K--安全系数，分析模具刃口磨损，以及凹模跟凸模间隙拨动，从长选取1.3[2]。查《模具设计手册》可知：钢抗剪强度范围是，本次按大值380计算。对冲裁的产品周边长度跟孔周长的计算：中间圆孔4-φ12.0圆孔周长：=4×3.14×12=150.72mm中间三个长孔周长：=3×（3.14×8+8+8）=123.36mm外形周长通过CAD测量，≈615.708mm可知总周长数值：=150.72+123.36+615.708=889.788mm则总冲裁力：=1.3×889.788×3.0×380=1318665.816N≈1318.666kN4.1.2卸料力、推料力的计算从凸模上倾斜下料所使用的力称为卸件力，而将堵塞在模具中的材料沿冲裁方向推入的力称为推件力，在选择压力机时要充分考虑到这些力，所以在实际操作中，一般都是采用经验公式来进行计算，有以下几个公式：卸料力：推料力：式中：F--冲裁力（N）；--卸料系数，查表，此数值范围是0.03~0.04，取0.04；--推料系数，为0.04；--卡刃口处的废料数量，根据刃口高度，这里取值1。计算过程：卸料力：=0.04×1318.666≈52.747kN（取0.04）推料力：=1×0.04×1.3×(150.72+123.36)×3.0×380≈16.247kN（取0.04）4.1.3总压力计算经过以上几个公式的数值计算，可知模具要用到的冲裁力数值如下：=1318.666+52.747+16.247=1387.66kN4.1.4初步选择压力机经过总压力计算得出压力为1387.66kN,初步选择JA21-160开放式双立柱固定工作台压力机。4.2压力中心计算压力中心是冲模压力组合的作用点，也是压力中心，模具的压力中心要经过冲模的中心线，带模头的冲模，其压力中心要与模杆的中心线重合，否则，滑块受到偏心负荷，最后滑块的导轨与模导机构发生异常磨损，所以无法得到一个合理的间隙值，最后会影响成形件的质量和模具的使用寿命，导致模具的早期损伤。本次设计的零件，选择工件的中心,建立合理压力坐标系，通过详细计算各个力矩之和，然后得到压力中心参数，如下图4-1所示：图4-1压力中心示意图F1—冲圆孔力，，得F1=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF2—冲圆孔力，，得F2=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF3—冲圆孔力，，得F3=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF4—冲圆孔力，，得F4=1.3×3.14×12×3×380≈55.842kNF5—冲长孔力，，得F5=1.3×（3.14×8+8+8）×3×380≈60.94kNF6—冲长孔力，，得F6=1.3×（3.14×8+8+8）×3×380≈60.94kNF7—冲长孔力，，得F7=1.3×（3.14×8+8+8）×3×380≈60.94kNF8—外形落料力，，得F8=1.3×95×3×380=140.79kNF9—外形落料力，，得F9=1.3×3.14×5×3×380/2≈11.634kNF10—外形落料力，，得F10=1.3×200×3×380=296.4kNF11—外形落料力，，得F11=1.3×3.14×5×3×380/2≈11.634kNF12—外形落料力，，得F12=1.3×95×3×380=140.79kNF13—外形落料力，，得F13=1.3×210×3×380=311.22kNY1——F1到X轴的力臂Y1=40X1—F1至Y轴的力臂X1=-95Y2—F2相对于X轴的力臂Y2=-40X2-X2-X2与Y轴的力臂Y3—F3至X轴的力臂Y3=40X3—F3与Y轴之间的力臂X3=95Y4-F4对X轴的力臂Y4=-40X4--F4对y轴的力臂X4=95Y5–F5至X轴的力臂Y5=21.5X5--F5与y轴的力臂X5=-35Y6-X轴上F6的力臂Y6=21.5X6—F6与y轴之间的力臂X6=35，Y7-F7相对于X轴的力臂Y7=-21.5X7–F7与Y轴的力臂X7=0Y8–F8与X轴之间的力臂Y8=2.5.X8——F8到Y轴的力臂X8=-105Y9——F9到X轴的力臂Y9=-48.54X9——F9到Y轴的力臂X9=-103.535Y10——F10到X轴的力臂Y10=-50X10——F10到Y轴的力臂X10=0Y11——F11到X轴的力臂Y11=-48.54X11——F11到Y轴的力臂X11=103.535Y12——F12到X轴的力臂Y12=2.5X12——F12到Y轴的力臂X12=105Y13——F13到X轴的力臂Y13=50X13——F13到Y轴的力臂X13=0按照合力距方法计算：冲压力到X轴的力臂；≈1.233冲压力到Y轴的力臂；=0计算的数据得到，模具压力中心坐标点是（0，1.233），这个中心是位于模柄的直径位置内，那么压力中心符合要求的。4.3冲裁间隙的确定冲裁凸模和凹模的间隙，对冲裁零件有很大的作用，而且它还会对模具的寿命、冲裁力和排料力等产生很大的影响，所以，在冲裁模中，间隙的确定是一个很重要的环节，而间隙的大小也是一个很重要的参数。对于间隙的大小，一般分为经验法和理论法两种，其中，经验方法是最常用的一种，它能够根据现场的处理需要来选择。经验计算的公式有：C=mt式中：C--合理冲裁间隙，mm；t--板料厚度，mm；m--系数，跟材料及料厚相关，一般为料厚百分之几。冲裁间隙如下表所示：单位：mm材料间隙类别ⅠⅡⅢ低炭钢08F、10F10、20、A3、6~1414~2020~25中炭钢45不锈钢1Cr18Ni9Ti7~616~2222~30高炭钢T8AT10A65Mn16~2424~3030~36实际加工中当中发现：(1)由于模具与冲头之间有空隙，所以在下料之后，冲压件和冲裁孔都会有锥度，而落料的大末端尺寸与冲模相同，而冲压件的小末端大小与冲模相同。(2)尺寸，下料是以较大的端部为参考，而冲压是以较小的端部为参考。(3)在冲压时，冲头由于磨损而减小，冲头也随之增大，从而导致冲头与冲头之间的间隙持续增大。

4.4凸凹模刃口尺寸计算所以在冲压模具的人口尺寸计算时，需要对不同的情况进行分析，如果是以模具为参考，那么就可以按照模具的大小来设计模具的尺寸。且确保他们的双面间隙是0.36～0.42mm，选取小数值0.36mm。有如下的计算：凹模跟凸模根据分别加工的方式来计算。设工件尺寸是，从计算原理来看，如果是用模具作为设计参考的话，那么就需要将模具的尺寸设定好，使模具的基本尺寸与工件轮廓的最小极限尺寸相吻合。用模具的大小减去最小的合理间隙，就可以得到冲模的尺寸。其计算公式如下：

式中Dd、Dp—落料凹模、凸模尺寸(mm)；Dmax—落料件最大极限尺寸（mm）；—磨损系数；△—工件公差（mm）；、—凹模、凸模制造公差（mm）；Zmin—最小合理间隙（mm）。取值0.36mm计算过程：长度210mm，按IT12等级查询，此尺寸公差为±0.46mm，因此最大值为210+0.46=210.465mm。（mm）（mm）宽度100.0mm，按IT12等级查询，此尺寸公差为±0.35mm，因此最大值为100+0.35=100.35mm。（mm）（mm）过渡圆弧R5.0mm，按IT12等级查询，此尺寸公差为±0.12mm，因此最大值为5.0+0.12=5.12mm。（mm）（mm）设冲孔尺寸为，按照计算方法，冲孔是当凸模做设计基准，要先算凸模尺寸，让凸模基本尺寸跟冲孔的最大极限尺寸一致，然后加上最小合理间隙就可知凹模尺寸，如下计算：式中、—冲孔凸模、凹模的尺寸（mm）；—冲孔件孔的最小极限尺寸（mm）。计算过程：圆孔直径φ12.0mm，图示公差为mm，因此最小值为12mm。（mm）（mm）长孔长度尺寸16.0mm，图示公差为mm，因此最小值为16mm。（mm）（mm）孔心距属于模具刃口磨损后基本不变的尺寸。若工件上冲出孔心距尺寸为L±或L±,其凹模型孔的孔心距可按下式确定：或式中—凹模孔心距尺寸（mm）：—工件孔心距尺寸（mm）。为了保证初始间隙不超过，即，和选取必须通过校核满足以下条件：计算过程：φ12mm圆孔中心距离为190mm，图示其公差为±0.10mm，因此其最大值为190+0.1=190.10mm。（mm）φ12mm圆孔中心距离为80mm，图示其公差为±0.10mm，因此其最大值为80+0.1=80.10mm。（mm）长孔中心距离70mm，按12级公差，查阅资料，确定其公差为±0.3mm，因此其最大值为70.0+0.3=70.3mm。（mm）长孔中心距离43mm，按12级公差，查阅资料，确定其公差为±0.25mm，因此其最大值为43+0.25=43.25mm。（mm）第五章模具总体结构和主要零件的设计5.1模具总体结构的确定本次的模具整体结构，如下图所示：图5-1装配图主视图图5-2装配图俯视图模具与冲头之间的固定，通常都是采用内六角螺丝来固定，为了避免螺丝之间的间隙过大，导致模具与压板的松动，建议采用圆柱形销钉来固定。为了保证导引精度，可以采用导向柱导套的导引型式，这类是常用的滑动式导引机构，卸料结构可以采用挤压式卸料方式。

5.2冲裁外形凸模和凹模的设计5.2.1外形凸凹模设计查根据《模具设计手册》，冲头的材质可以选择Cr12MoV，经过热处理后，它的硬度可以达到58HRC~61HRC，满足使用要求。冲头和固定板的安装和固定是为了过渡配合，为了防止冲头掉下来，冲头必须要设计一个台阶，也可以用螺丝与上模板相连。这次设计的零件形状很规整，中间也有一个孔，但螺丝和销钉都有一定的位置和空间，所以不需要用固定板来固定，而是可以直接用螺丝和销钉。固定于下模板。①尺寸计算：凸模长度L计算为：其中，橡胶块装模高度=20mm,卸料板厚=18mm,凸模的修磨量Y=1.0～2.0mm,则：=20+18+(1.0～2.0)mm=39～40mm，安装卸料树脂后，树脂会有预压，因此本次凸模长度取值40mm，凸凹模图纸如下5-3：图5-3落料凸模形状5.2.2凹模结构设计由于这次的模具形状是中型的，所以模具的结构可以是一个整体，选择Cr12MoV作为材质，经过热处理后，它的硬度在58HRC~61HRC之间，可以满足基本的硬度需求，按照GB/T70.1M10×50，可以选择一个内六角螺丝和上模板来固定。凹模是一种设计成直壁的结构的刃口凹模，这种形状的强度很高，而且加工起来也相对容易，在刀刃磨损以后，它的尺寸不会发生太大的变化，所以能够达到这一次的设计要求，并且能够确保产品的高精度。由于型腔中有大量的零件及废品，所以产生了较大的推力。由于刀刃周边有几个尖锐的棱角和悬臂，导致了应力集中，而且在边角处没有胀裂，这对模具和冲头的强度是不利的。

其中凹模外形尺寸，查文献，计算厚度的公式为：式中，-根据材料厚度和最大长度尺寸，确定该值是0.18-工件外形最大尺寸，此零件中为210mm。详细计算：=0.18×210=37.8mm结合工件图形，还要设计退料板及退料树脂，因此选取=40mm。计算凹模壁厚：=（1.5～2.0）×40=60～80mm所以凹模的外形尺寸：长度尺寸计算：210+2×(60~80)=330~370mm，宽度尺寸计算：100+2×(60~80)=220~260mm，凹模刃口位置反面加工台阶，搁置退料板，方便讲冲好的顶件顶出凹模，因此凹模外形要适当增大点才合理，根据标准尺寸，选择矩形凹模，本次凹模尺寸设计的是。凹模的结构如下5-4所示：图5-4凹模形状根据所算出的凹面模具周边尺寸，可以对卸料板、固定板、垫板的外部尺寸进行确定，其大小均为。厚度尺寸可按具体要求进行设计选择，从数据中可以得知，卸料板的厚度一般为模具厚度的1/2，接着对其进行精加工，所以卸料板的厚度为18毫米，固定板的厚度15毫米，垫的设计厚度为8毫米，通过热处理，使其达到HRC45-48的硬度。5.2.3冲孔凸模的设计冲孔凸模，通常都是为了增加固定端的直径，为了保证更好的强度和刚度，一般都是将冲大孔的冲头做成直通的形状，即固定位置与刃口的位置尺寸一致，现在的圆形凸模结构主要是标准件，只需要根据对应的尺寸来选择，然后购买即可，这次设计的冲头也是圆形的，属于标准件，对于非圆形的冲头，需要进行专门的加工，通常采用线切割。冲头与固定板的装配可以采用铆接，并与过装方法相配合。小冲头采用阶梯状固定。由于这次设计的工件厚度较大，所以采用了大冲压工艺。在加工时，由于凸模和凹模的结构比较复杂，为了确保被加工的结构具有较高的精度，可以采用线切割，然后再进行磨削，采用自动化磨床，并利用金刚石进行校正，最后达到所需的精度要求。模具的材质可以选择Cr12MoV，然后经过热处理，获得58HRC-61HRC的硬度。

①尺寸计算：凸模长度L凸计算为：其中，凹模厚度=40mm,固定板厚度=15mm,则：=40+15=55mm，凸模图纸如下：图5-5孔凸模结构图5.3卸料板结构设计卸料板在模具中的作用，不仅是排出材料，还能起到压料的作用。通过对此类卸料板的基本需求进行分析，可以对平装的结构卸料板进行设计，并对卸料区和力进行了分析，得出了卸料板的厚度为18mm，它和固定板部分是由树脂弹顶部卸料的，它被安装在了模具中。在这个过程中，孔和冲头是有间隙的，其间隙值小于凹凸模之间的间隙，所以可以起到保护作用。卸料板结构如下图：（材料选45#）图5-6卸料板结构图5.4模板、模座设计在设计时，由于模具周边的尺寸较小，可以按照需要选择一个标准模座，由于零件的大小是中型的，所以凹模周边的尺寸较小，所以在标准模框中找出适当的凹模周边尺寸，并选用适当的标准模座，与之相匹配，选用标准的滑模导柱导向套，这种模具结构紧凑、造价低廉，模座的材质为HT200，选用后侧导柱标准模架，此类模架最为常见，导柱设计在模架的后侧。

5.5紧固螺钉和定位部分的设计在这次的模具结构中，模板是用上模座固定的，上垫板和固定板都是用内六角螺丝固定的，凹模和下模板也是用螺丝固定，卸料板跟上模板也用螺丝固定。由凹模周界选用M10的内六角圆柱头螺钉参照模具各零件的具体情况，上模座选用6颗M10×75的内六角圆柱头螺钉固定。下模座选用2颗M8×75的内六角圆柱头螺钉固定。图5-7内六角螺钉根据模具的实际情况上模座选用两颗Φ10×70的圆柱销钉定位下模座选用两颗Φ8×80的圆柱销钉定位图5-8圆柱销钉根据GB70-76、GB119-76等标准，对各部件的布局及尺寸进行了分析，确定了合适的螺栓、柱销的位置。5.6弹性元件的确定在冲压过程中，使用的是弹簧和橡胶，由于这一次模具的卸料力增加，所以橡胶的卸料力更大，如果选择弹簧，就算设计了8个弹簧，那么每根弹簧所受到的作用力就是52.747/8kN=6.593kN。在落料模具中，板材的厚度越大，模具的冲程也就越大，因此，需要的卸料力也就越大，而当模具的形状越小，弹簧预紧力的压力就越大，而弹簧的要求也就越高，如果设计的弹簧数量越多，模具的体积也就越大，同时也不利于设计卸料板，所以这一次选择的是橡胶。1、确定卸料橡胶（1）确定橡胶的自由高度，由《模具设计指导》表3-9得：式中，—模具工作行程再加1～3mm。本模具工作行程是零件厚度加1mm。故=t+1=4.0mm，的取值范围为2～6mm，在这取6mm。≈19.33～22mm，取中间值20mm。（2）确定和。由表3-9可得如下计算公式：—橡胶的预压缩量—冲模装配好以后橡胶高度=（0.1～0.15）=（0.1～0.15）×20mm=2.0～3.0mm，取中间值2.5mm=20-2.5=17.5mm5.7模具的闭合高度该模具的闭合高度为H闭=H上模+H垫+H垫+L+H+H下模-h2=(50+8+55+40+10+60-2)mm=221（mm）式中：L——凹模厚度，L=40mmH——凸模厚度，H=40mmh2——凸模冲裁后进入凹模的深度，h2=2.0mm因此可知模具闭合高度小于压力机装模高度（450），符合要求。PAGEPAGEPAGE43第六章、压力机选择与校核压力机是冲压工艺中必不可少的一种装置，它还能为模具提供动力和压力。在选择压力机的时候，一定要保证额定压力比所需的冲裁力之和要大，这次经过计算，我们要使用的总压力为：1387.66kN。

6.1压力机选择根据所得到的数据，以及对该机器的基础数据进行了查询，这一次的初步选择是：JA21-160开放式双立柱固定工作台压力机；该压榨机的参数如下：压力机JA21-160基本参数如：（表一）公称压力/KN1600模柄尺寸/mm直径70滑块行程/mm160深度80滑块行程次数/（次/min）40垫板尺寸/mm厚度130最大封闭高度/mm450封闭高度调节量130滑块中心线至床身距离/mm380立柱距离530工作台尺寸/mm前后710电动机功率/kw16.0左右10806.2压力机闭合高度校核6.2.1闭合高度校核所选择的冲床的最大上模高度是450mm，关闭高度的调整是130mm，所以它的最小上模高度是450-130=320mm。这次设计的模具的封闭高度H=221mm。=445mm，=325mm从数值上分析，此数值并不在这个范围内，不能满足＜H＜，因此，选择此压力机，下模需要增加垫板，垫高模具才行。6.2.2工作台面尺寸的校核机台尺寸：左、右、后各710mm模口尺寸：500mm×330mm按照台面的尺寸，通常应该比模具的轮廓线大40-70mm。台面的大小可以满足要求。6.2.3滑块行程的校核滑块移动的高度要保证可以方便地放入毛坯和取出部件，这次的零件厚度为3.0mm，压力机的滑块行程为160.0mm，这个数字比部件的高度要高出两倍，所以满足了这个要求。通过对该设备的检验和分析，可以看出此次选择的JA21-160压力机是满足设计要求的。

第七章模具的装配7.1模具装配图本次设计的复合模具，通过SOLIDWORKS软件进行三维装配的建模，使用AutoCAD软件进行模具的二维图凹凸模具、非标零件图的绘制。如下图为本次模具装配图。图7-1模具三维图根据连续模的组装要求，可以选择一块凹模作为组装基准，然后分别安装上下模，调节间隙，最后试冲。序号工序工艺说明１凸、凹模预配1在组装之前，先要检查冲头的大小，然后再认真地检查模具的型孔大小和精度。2将凸模与凹模的孔对齐，检查间隙是否一致，如有不合理之处需再进行打磨。２凸模装配以凹模孔为准，将每一冲头分别按进冲头固定板上的成形孔内，并压紧。３装配下模1在模具底座上画出中心线，预先预埋模具，固定板；2在下模底座上，利用已经制作好的母模，对其螺钉孔进行定位，然后分别钻孔、开孔；４装配上模1把等高垫铁放在已经安装好的模具上，并在模具内塞入0.3毫米厚的薄纸，并将冲头和固定盘结合起来，装入模具；2预先安装上模具底座，在模具上画出对应的螺钉孔，销孔位置，钻铰螺钉孔，销孔；3用螺丝将固定板、垫板和上模座用螺丝固定，但不能旋紧；4把卸料板放到已经装好的冲头上，装上橡皮和卸料板，调整橡皮预紧力，使卸料板比冲头下端高1毫米左右；5检查凸凹模具间隙，校正无误后，拧紧螺丝；6，设置导向板；7切纸检验，符合要求后，将插针插入５试冲与调整安装完毕后，就是试冲，然后继续调试，直到冲压出来的部件达到标准为止。模具仿真8.1模具的运动仿真1初始条件在模拟启动阶段，冲裁模处在打开的初始位置。上、下模之间隔着一段距离，凸模、凹模、导柱、导套等各部件均为静态。送料机构将待加工板材精确地送到下一模具底座上，并等待下一步的启动。在这种情况下，整个系统已经进入了待命状态，所有组件都在一个安全、平稳的初始姿态下。如图8.1所示。2合模阶段冲床滑块驱动上模具，使其向下移动，此过程是冲压动作开始的标志。在导向柱及导向套筒的精密引导下，上模具沿预定轨道顺利下落。当上模具底座向下移动时，冲头逐渐靠近板材。冲头与板材接触后，板材受到的压力就会随之产生。当冲压压力继续增大时，板材会产生塑性变形，并逐步充满冲模与凹模间的空隙。在此过程中，模拟过程中需要对板材的变形、应力分布和各个零件的受力情况进行实时监控。3冲压成型在一定的压力下，板材在冲头、凹模的共同作用下，完成了冲压成形。在这种情况下，板材可以被准确地按要求进行弯曲、拉伸、冲压等加工。该方法可以对板材的尺寸精度、表面平整度等进行实时监控。并对各零件间的交互作用力进行了分析，以保证在冲压时模具不会产生过大的磨损或损伤。4开模阶段冲压成型完成后，压力机滑块带动上模座开始向上运动，进入开模阶段。上模座沿着导柱和导套的导向平稳上升，凸模逐渐脱离成型后的工件。此时，卸料装置开始工作，将成型后的工件从模具上卸下，同时将废料从模具中清除。开模过程需要确保工件能够顺利脱模，并且模具各部件不会发生干涉或碰撞。5回位和循环当上模恢复到原来的打开位置时，整个冲模系统就完成了一个冲压周期。送料机构将新的板材送到下一道模具的加工部位，进行下一道工序。该模拟将反复进行此循环，以模拟连续制造时模具的运行状况与性能。通过对冲压模运动过程的模拟，能够在设计阶段发现存在的问题，并对其进行优化，从而提升冲压模的使用寿命与生产率，减少制造成本与废品率。图8-1模具三维图8.2模具的数控加工仿真模具的重要成型的零件，要进行成型加工仿真。此种零件在实际生产过程，是采取的数控加工。对于这种零件分析，也是依靠UG软件来完成这种加工仿真，以此来模拟出实际加工的过程，包括刀具的加工轨迹，以及还可以自动生成出加工的程序参数。本次的零件，以这种模具的凸凹模当做研究对象，在软件当中进行模拟仿真加工。经过分析可以了解到零件要加工的工序步骤为：下料-打磨-钻孔-攻丝-开粗-精铣-去毛刺-检验入库。数控加工要进行设置，有很多个设置的步骤，列出如下：1、加工准备首先要打开软件，然后要在软件里面设定好加工坐标系，由于本次的模具凸凹模外形是一种规则的矩形，那么就比较方便了，可以将这种加工坐标系设定在凸凹模的顶面中心点的地方，设置如下图的坐标。图98-2型腔工件2、刀具参数设置这个步骤就是进行刀具的有关参数的设定，因为凸凹模零件的加工主要是数控铣加工出来，那么刀具选取的普通铣刀，此种铣刀有多种规格，包括：D10、D6，如下图。图8-2铣刀参数设置3、程序加工参数设置可以看到这种凸凹模的零件，其结构要用到的加工是外形和轮廓的加工，故而加工就包括了凸凹模洗削加工、轮廓的洗削加工的步骤。则在软件当中根据这种加工的形式做出参数的设定。图8-3程序参数设置图8-4程序顺序及对应刀具4、仿真加工刀路参数都设定结束，就可以在软件当中进行加工的模拟，要将加工程序都选定，然后按右键，再点仿真，可以在软件当中运行这种加工仿真的路径，以动画的方式进行播放，实现仿真的效果。如下图：图8-5加工刀路5、经过程序设置和仿真加工以后，软件也自动生成加工的程序文件，然后将这些加工的程序可以导出为文件，程序如下的代码：第九章结论与展望9.1主要结论​安装架下板作为设备安装、固定与承载的关键部件，在工业生产、建筑工程等领域发挥着至关重要的作用。在结构设计方面，通过合理的力学分析与优化，目前的安装架下板能够有效满足不同工况下的承载需求。采用数控加工等手段，可精准模拟其在复杂受力条件下的应力分布，优化板体形状、厚度以及加强筋布局，实现结构强度与轻量化的平衡。例如，在航空航天设备中应用的安装架下板，通过优化设计，在保证承载能力的同时大幅减轻重量，提升了设备的整体性能。​制造工艺上，随着焊接、冲压、数控加工等技术的成熟应用，安装架下板的生产质量与效率显著提高。焊接工艺的自动化与智能化发展，有效减少了人工操作带来的误差，提高了焊缝质量与可靠性；冲压技术则能够快速成型复杂形状的下板，满足多样化的设计需求；数控加工保证了尺寸精度与表面质量，使安装架下板的装配精度得到提升。同时，材料的选择也更加多样化，根据不同的使用环境与性能要求，钢材、铝合金、复合材料等被广泛应用，进一步拓展了安装架下板的应用范围。​然而，目前安装架下板的设计与制造仍存在一些问题。部分产品在极端环境下的耐久性不足，如在高温、高湿度、强腐蚀等环境中，容易出现结构损坏或性能下降；在一些对安装精度要求极高的场合，现有的制造工艺和安装方法还难以完全满足需求；并且，在生产过程中，资源利用效率和环保问题也有待进一步改善。​本次设计工作的工作量很大，涉及到的知识点也很多，不仅涉及到了以前的教学内容，还涉及到了机械制图、模具制造工业、CAD绘图等相关书籍的知识，所以，毕业设计是对知识进行总结和巩固的过程，将在设计中所学的各个方面的知识点都体现在设计中，同时也是一种检测，可以帮助学生提高动手能力，拓宽思路。在这次的模具设计中，我们可以更好地了解到模具对于制造业的重要作用，同时也了解到了模具的基本构造和设计要求，在设计的时候，既要对模具的设计流程有一个全面的了解，还需要学习一些绘图的技能，提高了绘图的熟练度，增强了自己的实践能力，并且在思想上也得到了很大的提高。所以，毕业设计是一种很好的实践练习，将所学的东西运用到实际当中，不仅可以更好地巩固所学的知识，还可以将所学的知识运用到实际中去，总而言之，他的收获还是很大的。9.2研究展望​未来，安装架下板的发展将紧密结合新材料、新技术与智能化理念。在新材料方面，随着高性能复合材料、纳米材料等的不断发展，安装架下板有望采用这些新型材料，获得更高的强度、更好的耐腐蚀性和更优的隔热、绝缘等性能。例如，碳纤维增强复合材料具有高强度、低密度的特点，若应用于安装架下板，可显著提升其综合性能，同时减