某型号接线盒支架冲压模具设计

XXXX 大学本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) )题目题目：某型号接线盒支架冲压模具设计某型号接线盒支架冲压模具设计系系 （别）：（别）： 机电信息系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 1230203 学学 生：生： XXXX 学学 号：号： 123020321 指导教师：指导教师： XXXX 2011 年 05 月I某型号接线盒支架冲压模具设计某型号接线盒支架冲压模具设计摘摘 要要本文设计了某型号接线盒支架的冲压模具，由于这个零件不属于回转体零件，中间有一个盒形的支架，所以在计算毛坯尺寸的时候比较困难，因为展开形状不是很规则，所以计算出毛坯尺寸很关键。这个零件需要制造出来设计了三套模具，分别为落料模具，拉深模具，冲孔模具。 本设计中介绍了某型号接线盒支架冲压模具工艺分析工艺方案的分析和制定，排样图的设计，总的冲压力计算及压力中心的计算，刃口尺寸的计算，凸模、凹模或凸凹模结构设计以及其他冲模零件的结构设计，绘制模具装配图和工作零件图，编写设计说明书，制作工作零件机械加工工艺过程卡，注意凸、凹模的配合加工。有关工艺参数的计算，如：冲裁力、卸料力的计算。冲孔模具结构设计中有关于非标准件的计算与设计等等。关键词关键词：凸模；凹模；工艺；装配图.IIA certain type of junction box base stamping mould designAbstractThis paper introduces the design of a certain type of stamping mould boxes base , Because the parts does not belong to axially symmetrical parts , There is a box shape among the base , So in the calculation of blank dimensions is difficult , Because spread shape is not very rules, so calculate blank dimensions is a key point. The parts that need to be made out three sets of mould design , Separately for blanking mold, deep drawing mould, punching die.In this design introduced a certain type of junction box base stamping mould design ,the craft plan formulation, arranges the specimen map design, the always ramming strength computation and the center of pressure computation, the cutting edge size computation, the spring, the rubber computation and selects, the raised mold, the concave mold or the convex-concave mold structural design and all that die the components structural design, draws up the mold assembly drawing and the work detail drawing, the compilation design instruction booklet, fills in the work components machine-finishing technological process card, raised pays attention to, the concave mold coordinate processing. The calculation concerning craft parameter, such as: Hurtle to cut the dint and unload the calculation of anticipate the dint. The blunt bore molding tool structure designs the medium calculation and the design etc. concerning not standard piece.Key Words: Positioning；Punchedhole；Flection； Convex； Cave mold. III目目 录录1 1绪绪 论论.11.1冲压技术概论.11.2我国模具技术的发展趋势.21.3本课题的来源及主要任务.32 2零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型.52.1工件零件.52.2工艺分析.52.3确定工艺方案模具结构类型.63 3落料模具结构设计落料模具结构设计.93.1工件分析.93.2工艺计算.93.3排样及条料宽度及确定步距.123.4材料利用率的计算.133.5计算总冲压力.153.6压力中心的计算.154 4落料模的主要零部件设计落料模的主要零部件设计.174.1凹模的设计.174.2凸模的尺寸及制造精度.174.3凹凸模间隙.174.4凹模的结构形式.185 5落料模辅助零部件设计落料模辅助零部件设计.195.1挡料销.195.2导料销.195.3卸料板.195.4导向零件.195.5连接与固定零件.20IV5.5.1 上下模座 .205.5.2 模柄 .205.5.3 螺钉与销钉 .205.6落料模压力机的选择.205.7模具装配图的绘制.216 6拉深模和冲孔模的设计拉深模和冲孔模的设计.226.1拉深力和冲孔力的计算.226.1.1 拉深力的计算 .226.1.2 冲孔力的计算 .226.1.3 拉深次数的计算 .236.1.4 拉深凸模和凹模尺寸的计算 .236.1.5 冲孔凹模和凸模尺寸的计算 .257 7结论结论.267.1总结.267.2体会.26参考文献参考文献.27致致 谢谢.28毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明.29毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明.30V主主 要要 符符 号号 表表Ra 表面粗糙度表面粗糙度L 周长周长 弯曲带中心角弯曲带中心角X 、K 系数系数t 材料厚度材料厚度S 步距步距r 半径半径B 宽度宽度A 面积面积 材料利用率材料利用率Z 冲裁模初始双面间隙冲裁模初始双面间隙 强度强度F 作用力作用力n 件数件数h 高度高度A 凸、凹刃口尺寸凸、凹刃口尺寸t 凸模制造公差凸模制造公差a 凸模制造公差凸模制造公差dt 凸模刃口尺寸凸模刃口尺寸da 凹模刃口尺寸凹模刃口尺寸VI 冲裁件制造公差冲裁件制造公差P 弯曲冲压力弯曲冲压力 C 间隙系数间隙系数1 绪论11绪绪 论论1.11.1冲压技术概论冲压技术概论日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的支架、机身外壳，小到一个螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。 模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业” ；美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”德国则认为是所有工业中的“关键工业” ;日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力” ，同时也是“整个工业发展的秘密” ，是“进入富裕社会的原动力” 。日本模具产业年产值达到 13000 亿日元，远远超过日本机床总产值 9000 亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至己超过了新兴的电子工业。在模具工业的总产值中，冲压模具约占 50%，塑料模具约占 33%，压铸模具约占 6%，其它各类模具约占 11%。随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，冲压加工技术的应用愈来愈广泛，模具成形已成为当代工业生产的重要手段。冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形从而获得所需零件（俗称冲压件或冲件）的一种压力加工方法。冲压工艺与模具、冲压设备和冲压材料构成冲压加工的三要素。冲压是一种先进的金属加工方法，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。与机械加工及塑性加工和其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点，主要表现如下：冲压一般没有切削碎料产生，材料的消耗较少利用率高，一般为 70%85%，易实现机械化和自动化.在形状和尺寸精度方面的互换性较好。一般情况下可直接满足装配和使用要求,或很难得到的，如薄壳件.被加工的金属在冲压加工过程中产生加工硬化，金属内部组织得到改善，机械强度有所提高，所以冲压件刚度强度较好.西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）12冲压时由模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压材料的表面质量，而模具的寿命一般较长，所以冲压件的质量稳定，互换性好，具有“一模一样”的特征.在大量生产的条件下，产品的成本低，经济效益较高.冲裁过程能耗较低。由此可见冲压制得的零件具有表面质量好重最轻成本低的优点。所以冲压在现代工业生产中，尤其是大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部门越来越多的采用冲压方法加工产品零件，如汽车、农机、仪器、仪表、电子、航空、航天、家电及轻工业等行业。在这些工业部门中，冲压件所占的比重相当的大，少则 60%以上，多则 90%以上。不少过去用锻造、铸造和切削加工方法制造的零件，现在大多数也被质量轻刚度好的冲压件所代替。有些机械设备往往以冲压件所占比例的大小作为评价结构是否先进的指标之一。工业发达国家对冷冲压生产工工艺的发展是很重视的.不少国家(如美国、日本等)模具工业产值己超过机床工业。从这些国家钢材构成可以看出冷冲压的发展趋势。钢带和钢板占全部品种的 67%，充分说明冲压这种加工方法己成为现代工业生产的重要手段和发展方向。冲压技术的发展特征是：冲压成形科学化、数字化和可控化；突出“精、省、净“三大优势；冲压成形可以实现全过程控制；产品从设计开始即进入控制，考虑工艺；冲压生产的灵活性和柔性。1.21.2我国模具技术的发展趋势我国模具技术的发展趋势当前，我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈。在这种情况下， 用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低。因此，模具工业的发展的趋势是非常明显的。 模具产品发展将大型化精密化 模具产品成形零件的日渐大型化，以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达 到一模几百腔)使模具日趋大型化。随着零件微型化，以及模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加，其步距精 度的提高)精密模具精度已由原来的5m 提高到 23m，今后有些模具加工精度公差要求 在 1m 以下，这就要求发展超精加工。 多功能复合模具将进一步发展 新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）3冲压成 形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多劝能模具生产 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，各种小型电机、电器及仪 表的铁芯组件等。 热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高 由于采用热流道技术的模具可提高制作的生产率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节 约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。国外热流道模具已有一半用上了热 流道技术，有的厂甚至已达 80%以上，效果十分明显。国内近几年已开始推广应用，但总体 还达不到 10%，个别企业已达到 20%30%。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高 质量的元器件，是发展热流道模具的关键。 气体辅助注射模具和适应高压注射成形等工艺的模具将积极发展 气体辅助注射成形是一种塑料成形的新工艺，它具有注射压力低、制品翘曲变形少、 表面好以及易于成形壁厚差异较大的制品等优点，可在保证产品质量的前提下，大幅度降低 成本。国外，已经较成熟。国内目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成 形包括塑料熔体注射和气体(一般均采用氮气)注射成形两面部份，比传统的普通注射工艺有 更多的工艺参数需要确定和控制，而且气体辅助注射常用于较复杂的大型制品，模具设计和 控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。为了确保塑料件精度，将继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具。在注射成形中，影响成型件精度的最大因素是成型收缩，高压注射成型可强制树 脂收缩率，增加塑件尺寸的稳定性。模具要求刚性好、耐高压。特别是精密模具的型腔应淬 火，浇口密封性好，模具能准确控制。注射压缩成型技术，是在模具预先半开模状态或者在 锁模力保持中压或低压，模具在设定的打开量下，注射溶融树脂，然后以最大的锁模力进行 压缩成型，其效果是：成型件局部内应力小；可得到缩孔少的厚壁成型件；对于塑件狭窄的部件也可注入树脂；用小注射力能得到优良制品。该类模具的理想结构是：注射时树脂以低的流动阻力迅速充填型腔；充填完后能立即遮断浇口部；压缩作用应仅限于型腔部。1.31.3本课题的来源及主要任务本课题的来源及主要任务本课题主要任务就是设计冲压模具，制造出零件的要求的尺寸，绘制出模具装配图和非标准零件零件图，熟悉冲压模具设计步骤，包括了落料，冲孔，拉深等模具的设计以及计算相应的尺寸。本课题任务主要有两个特点：涉及冲压模具方面的知识；4涉及机械制造方面的知识。从上述任务特点可以知道，本课题知识的综合性较强，涉及的知识面较广。冷冲压:是在常温下利用冲模在压力机上对材料施加压力，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。冲压可分为五个基本工序：冲裁、弯曲、拉深、成形和立体压制。冲压模具:在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模） 。冲压模按照工序组合分为三类：单工序模、复合模和级进模。复合模与单工序模相比减少了冲压工艺，其结构紧凑，面积较小；冲出的制件精度高，工件表面较平直，特别是孔与制件的外形同步精度容易保证；适于冲薄料，可充分利用短料和边角余料；适合大批量生产，生产率高，所以得到广泛应用，但模具结构复杂，制造困难。冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 冲压加工作为一个行业，在国民经济的加工工业中占有重要的地位。近年来，冲压成型工艺有了很多新的进展，特别是精密冲裁、精密成形、精密剪切、复合材料成形、超塑性成形、软模成形以及电磁成形等新工艺日新月异，冲压件的成形精度日趋精确，生产率有了极大的提高，正把冲压加工提高到高品质、新的发展水平。由于引入了计算机辅助工程（CAE）冲压成形已从原来对应力应变进行有限元分析而逐步发展到采用计算机进行工艺过程的模拟与分析，以实现冲压过程的优化分析设计。计算机在模具领域，包括设计、制造、管理等领域发挥着越来越重要的作用。2 零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型52零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型零件工艺分析及确定工艺方案和模具结构类型2.12.1工件零件工件零件材料为 Q235，板厚 3mm，制件精度为 IT10 级.，形状简单，尺寸不大，中小批量生产，属普通冲压件。工件如图 2.1 所示： 图2.1 工件图2.22.2工艺分析工艺分析根据制件的材料、厚度、形状及尺寸，在冲压工艺设计和模具设计时，应特别注意以下几点：该制件为落料拉深冲孔件，在设计时，毛坯尺寸要计算准确；冲裁间隙、拉深凸凹模间隙应符合制件的要求；各工序凸凹模的动作行程的确定应保证各工序工作稳妥、连贯。冲压工艺是塑性加工的基本加工方法之一。主要用于加工板料零件。冲压加工时，板料在模具的作用下，于其内部产生使之变形的内力，当内力的作用达到一定程度时，板料就会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。冲裁件的工艺性，是指冲裁件对冲裁工艺6性，即冲裁件的形状结构、尺寸大小及偏差等是否符合冲裁加工的工艺要求。这对冲裁件的质量、模具寿命和生产率都有很大影响。冲裁组合方式要根据生产批量，工件尺寸公差等级，对工件尺寸、形状的适应性，模具制造、安装调整和成本，操作方便与安全来决定。综上分析，要选取在满足工件质量与生产率的要求下，模具制造成本低、寿命长、操作方便又安全的工艺方案。其具体要求为：对冲裁件形状与尺寸的要求冲裁件的形状应尽可能简单、对称、最好采用圆形、矩形等规则的几何形状或由这些基本形状所组成。在许可的情况下，把冲裁件尽量设计成少、无废料排样的形状。冲裁件的外形或内孔的转角处、应尽量避免有过尖的锐角，宜采用圆角连接。冲裁件的孔径过小时，凸模容易折断或压弯。冲孔的最小尺寸取决于材料的机械性能、凸模强度和模具结构。冲小孔的凸模宜采用保护套。 冲裁件上局部凸出或凹入部分应避免有窄长的切口和狭长的槽、否则会降低模具寿命和工件质量。冲裁件上孔与孔之间，孔至边缘之间的距离不宜过小，否则会产生孔与孔之间材料的扭曲或使边缘材料变形。也会影响冲模的强度及工件的质量都不易保证。冲裁件对尺寸精度的要求：一般普通冲裁所得到冲裁件的尺寸精度在 IT10IT11 级以内。根据制件的工艺性分析，其基本工序有落料、拉深、冲孔三种。本工件材料为 Q235，厚度为 3mm。具有良好的冲压性能,且冲裁件的结构形状简单，所有精度按照 IT10级制造。取磨损系数 X=0.5。结论：材料：Q235 碳素钢具有良好的可冲压性能。工件结构形状：冲裁件内、外形应尽量避免有尖锐清角，为提高模具寿命，建议将所有 90直角改为 R3 的圆角。尺寸精度：零件图上所有尺寸均按 IT10 级确定工件尺寸的公差。2.32.3确定工艺方案模具结构类型确定工艺方案模具结构类型因该工件属中小批量生产，根据零件的生产批量，尺寸精度和材料种类与厚度，选择模具的导向方式与精度，定距方式及卸料方式等，现有如下三种模具结构方案： 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）7方案一：采用复合模。即：在压力机滑块一次行程中、在模具同一工位同时完成冲孔和拉深。复合模有如下特点：冲裁出来的产品精度高，不受送料误差的影响，内外形相对位置一致性好。冲件表面较为平整。适宜冲薄料，也适宜冲脆性或软质材料。冲模面积较少。方案二：采用级进模。 即：在压力机滑块的一次行程、在模具不同工位分别进行工件的内形和外形冲裁，而在最后工位才制成工件。级进模有如下特点：材料利用率较高。凸模形状简单，提高模具使用寿命。工作效率比较高。方案三：单工序模生产。使用落料模具，拉深模具，冲孔模具。比较三个方案，复合模与级进模具的优点虽然很多，但是在设计的过程中容易出现一些比较繁琐的问题，导致工件的生产出现问题，另一方面，由于我们现在的学识有限，所以对于复合模具和级进模具的设计比较困难。所以在此选择比较简单的单工序模具生产，所以选择方案三。定位装置 为了使条料送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件,同时考虑到零件生产批量不多,且要求模具结构尽量简单,所以采用定位销定位。因为板料厚度 t=3mm,属于较厚的板材,且制件尺寸不大,所以采用侧面两个挡料销定位导向,在送料方向由于受凸模和凹模的影响,为了不至于削弱模具的强度,在送给方向采用一个固定挡料销。卸料装置冲裁时，条料将卡在凸模外缘，因此需要在凸模设置卸料装置。在凹模下方的卸料装置一般有三种形式：第一种刚性卸料，常用于较硬、较厚且精度要求不太高的工件冲裁。第二种弹性卸料，常用于冲裁厚度少于1.5mm 的板料，由于有压料作用，冲裁件平整。第三种废料切刀卸料，主要用于大中型零件冲裁或成形切边。由于该零件的条料 3mm 较厚，故采用第一种刚性卸料结构。8导向装置方案一：采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力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、复合模。方案二：采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。方案三：四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠、刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件，以及大量生产用的自动冲压模架。方案四：中间导柱模架。导柱安装在模具的对称线上，导向平稳、准确。但只能一个方向送料。根据以上方案比较并结合模具结构形式和送料方式，为提高模具寿命和工件质量，该落料模采用中间导柱模架的导向方式，即方案四最佳。3 落料模具结构设计93落料模具结构设计落料模具结构设计3.13.1工件分析工件分析盒形拉深件属于非轴对称零件，根据矩形盒几何形状的特点，可以将其侧壁分为长度是 A-2r 与 B-2r 的两对直边部分及四个半径为 的圆角部分。压变形性质与直壁圆筒件有相同之处亦有不同之处。相同之处是在变形区都是在径向拉应力与切向拉应力的作用下产生拉深变形，而存在着变形区产生的拉应力与传力区的承载能力之间的关系问题。不同之处是盒形件的应力状态和所产生的拉深变形在周边上的分布是不均匀的，由次而引起一系列和圆桶形件成型不同的特点。根据盒形件能否一次拉深成形将盒形件分为两类，凡是能一次拉深成形的盒形件称为低盒形件；凡是需经多次拉深才能成形的盒形件称为高盒形件。两类盒形件拉深时的变形特点是有差别的，因此工艺过程设计和模具设计中需要解决的问题和方法也不尽相同。3.23.2工艺计算工艺计算拉深件毛坯尺寸计算的原则：面积相等原则由于拉深前和拉深后材料的体积不变，对于不变薄拉深，假设材料厚度拉深前后不变，拉深毛坯的尺寸按“拉深前毛坯表面积等于拉深后零件的表面积”的原则来确定(毛坯尺寸确定还可按等体积，等重量原则)。形状相似原则拉深毛坯的形状一般与拉深件的横截面形状相似。即零件的横截面是圆形、椭圆形时，其拉深前毛坯展开形状也基本上是圆形或椭圆形。对于异形件拉深，其毛坯的周边轮廓必须采用光滑曲线连接，应无急剧的转折和尖角。拉深件毛坯形状的确定和尺寸计算是否正确，不仅直接影响生产过程，而且对冲压件生产有很大的经济意义，因为在冲压零件的总成本中，材料费用一般占到 60 %以上。查表选取修边余量mm3 . 0 =按公式计算毛坯直径 D盒形件拉深时，确定毛坯形状与尺寸的原则是在保证零件质量的前提下，尽可能节约材料，有利于提高成形极限，由于变形区周边上应力应变分布不均10匀，而且零件的几何参数、材料性能、模具结等因素对这种不均匀变形的影响极为复杂，所以，现在不能精确计算出毛坯形状和尺寸，使零件的口部非常整齐。另外，欲设计一种理想的毛坯形状适用于不同几何参数的盒形件也是不可能的。因此，只能对不同几何参数范围给出较为合理的毛坯形状。合理毛坯形状分为三类：A 型毛坯、B 型毛坯和 C 型毛坯。三种类型毛坯所适用的范围如图 3.1 所示。因此，对不同几何参数的盒形件，可从图 3.1 选用一次拉深成形的毛坯形状，如图 3.1:图 3.1 盒形件一次成形毛坯选图盒形拉深毛坯计算高度可用下式表示：0HHH （3.1）式中 0H盒型件高度 H盒形件修边余量，查表3.1表 3.1 盒形件的修边余量拉深次数123修边高度H（0.030.08）0H（0.040.06）0H（0.050.08）0H经过查表确定使用 A 形毛坯，A 形毛坯根据盒形件的相对高度H r和相对转角半径r B不同又可分成1A、2A、3A三种情况，而在此选用1A形毛坯比较合适。1A形毛坯可用几何作图方法将盒形件直边部分和转角部分分别展开，使毛坯角部具有光滑过渡的轮廓（图 3.2） 。计算与作图方法如图 3.2：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）11图 3.2 1A形毛坯作图法直边部分按弯曲变形计算，其展开长度L 由下式确定：无凸缘时 0.57pLHr (3.2)带凸缘时 0.43()FdpLHRrr (3.3)圆角部分按四分之一圆筒形拉深变形，展开的角部毛坯半径R用以下各式计算：无凸缘时 若prr， 则 2RrH (3.4)若prr， 则 2220.86 (0.16)ppRrrHr rr (3.5)带凸缘时22220.86 ()0.14()FpdppdRRrHr rrrr (3.6)做出从圆角部分到直边部分呈阶梯形过渡的平面毛坯ABCDEF。从线段 BC、DE 的中点部分分别向半径为R 的圆弧划切线，并用圆弧圆滑过渡。本次设计中，工件图带凸缘，取修边余量为0.4mm，所以计算 :0.43()FdpLHRrr (3.7)22220.86 ()0.14()FpdppdRRrHr rrrr (3.8)12所以代入数据得：L=13+3-0.436=13.42mmR=12.32mm4514. 05486. 0-15636+56.04R 取 12.32mm所以尺寸 80 和 50 展开长度计算分别为：L1=78+13.422=102.84mmL2=46+13.422=72.84mm分别取值为 103mm 和 73mm。用作图法修正后工件展开图如图 3.3 所示：图 3.3 工件展开图3.33.3排样及条料宽度及确定步距排样及条料宽度及确定步距冲裁件在条料、带料或板料上布置的方法称为排样，冲件的合理布置与冲件的外形有很大的关系。按材料的经济利用程度或废料的多少，排样可分为有废料排样与少、无废料排样两大类。按零件在条料上的布置形式，排样又可分直排、斜排、对排、对头斜排、多排、混合排等形式。无废料排样是指工件与工件之间、工件与条料侧边之间均无废料。少废料排样是指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。无废料排样是全部沿工件外形冲裁，在冲裁刃之间，工件与条料之间均无搭边。根据以上叙述可见，采用少，无废料排样要求工件的相应无搭边部分公差等级于板材一致或根本上无公差要求。鉴于图示工件的尺寸、外形及公差等级，采用少、无废料排样均不能满足要求，因此选用有废料排样，且为直排法。搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，以保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）13搭边值通常通过查表确定。根据零件形状，经过查表确定工件之间搭边值 a=2mm, 工件与侧边之间搭边值 b1=2mm, 条料是由板料裁剪下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值B0=（Dmax2a1）0 (3.9)式中： Dmax条料宽度方向冲裁件的最大尺寸；a1-冲裁件之间的搭边值；b1-侧刃冲切得料边定距宽度；查表可得 2.0mm。板料剪裁下的偏差；查表可得=0.6mm。B0=153+4=1570-0.60mm故条料宽度为 157mm。步距为：73+2=75mm查表 3.2 与 3.3 可得：表 3.2 搭边值和侧边值的数值圆件及类似圆形制件矩形或类似矩形制件长度50矩形或类似矩形制件长度50材料厚度t（mm)搭边 a沿边 a1搭边 a沿边 a1搭边 a沿边 a12.53.01.82.22.22.52.52.8表 3.3 带料宽度偏差（mm）条料宽度 b(mm)条料厚度 t(mm)5050100100200200350.91.01.11.23.43.4材料利用率的计算材料利用率的计算冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率，它是衡量合理利用材料的重要指标。一个步距内的材料利用率：/BS100% (3.10)式中： A一个步距内冲裁件的实际面积；B条料宽度；S步距；由此可之， 值越大，材料的利用率就越高，废料越少。废料分为工艺废14料和结构废料，结构废料是由本身形状决定的，一般是固定不变的，工艺废料的多少决定于搭边和余量的大小，也决定于排样的形式和冲压方式。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。排样合理与否不但影响材料的经济和利用，还影响到制件的质量、模具的的结构和寿命、制件的生产率和模具的成本等指标。因此，排样时应考虑如下原则：提高材料利用率（不影响制件使用性能的前提下，还可以适当改变制件的形状） 。排样方法使应操作方便，劳动强度小且安全。模具结构简单、寿命高。保证制件质量和制件对板料纤维方向的要求。一个步距内冲裁件的实际面积，CAD 软件-工具-查询-面积：A=7687mm2所以一个步距内的材料利用率：=BS100% (3.11) =768715775100%=65.28%根据计算结果知道选用直排材料利用率可达 65.28%，满足要求。画出排样图 3.4： 图 3.4 排样图西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）153.53.5计算总冲压力计算总冲压力由于冲模采用刚性卸装置和自然漏料方式，故总的冲压力为： P0=P+Pt (3.12) P=P1+P2 (3.13)而式中 P1-落料时的冲裁力 P2-冲孔时的冲裁力由于使用的是单工序模具，所以分开计算冲裁力，先计算冲裁力 P1按推料力公式计算冲裁力：F=KLtb (3.14)式中：F冲裁力，单位为 N； K系数，是考虑模具刃口磨损，间隙不均匀，材料机械性能;及厚度的波动等实际因素而给出的修正量，一般取 K=1.3； t材料厚度，单位为 mm； b材料的抗剪强度，单位为 MPa。查冲压模具设计抗剪切强度表 b=380MPaF=KLtb=1.33523380=521.6（KN）按推件力公式计算推件力 Pt：Pt=nKtP (3.15)其中：n 为卡再凹模里料的个数=h/t。h 为凹模刃壁垂直部分高度（mm） t 为料厚（mm）推料力系数TKP 为冲裁力 N。查表，Kt=0.055 Pt=0.055521.6=28.688(KN)计算总冲压力 PZ：PZ=P1+P=521.6+28.688=550.288(KN)3.63.6压力中心的计算压力中心的计算冲裁力合力的作用点称为冲裁的压力中心。为了保证压力机和模具平稳地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线，且和压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。定压力中心的工作，主16要对复杂冲裁模、多凸模冲孔模及连续模才进行。通常模具布置时将压力中心安放在凹模的对称中心点上。4 落料模的主要零部件设计174落料模的主要零部件设计落料模的主要零部件设计4.14.1凹模的设计凹模的设计落料模中凹模的尺寸及制造精度：尺寸062. 0-153和048. 0-73磨损后增大，由公式0)(pXddp (4.1)计算得：015. 0-04/62. 0-031.153)62. 05 . 0153()(pXddp012. 0-04/48. 0-024.73)48. 05 . 073()(=+=+=pXddp 4.24.2凸模的尺寸及制造精度凸模的尺寸及制造精度尺寸mmmm73153 磨损后减小，由公式：0)(XDDd (4.2)计算得： 15. 0015. 004/62. 00069.152)31. 0-153()62. 05 . 0-153()-(dXDDd12. 0012. 004/48. 00076.72)24. 0-73()48. 05 . 0-73()-(+=dXDDd4.34.3凹凸模间隙凹凸模间隙查冲压工艺及模具设计中表可得minz=0.06mm,=0.02mm maxz=minz+=0.08mm 18冲孔凸模、落料凹模分别按照冲孔凸模、落料凹模的实际尺寸进行配制，双边最小间隙为 0.06mm，间隙最大不得超过 0.08mm。大批量生产、且工作精度要求不高，按大间隙可提高模具的寿命。4.44.4凹模的结构形式凹模的结构形式凹模的材料选用 Cr12，查冲压工艺及模具设计可选用如下图所示的类型如图 4.1：图 4.1 凹模的结构凹模外形尺寸的确定：凹模的轮廓尺寸，因其结构形式不一，受力状态比较复杂，目前还不能用理论计算方法确定，在实用中，一般根据冲裁材料的厚度，按经验公式计算。凹模板的厚度一般应不小于 15，随着凹模板外形尺寸的增大，凹模板的厚度也相应增大。按照下面的公式进行计算。凹模厚度：KbH （mm） (4.3) 式中 K系数，考虑板料厚度的影响 K=0.26； b冲裁件的最大外形尺寸。所以落料凹模厚度为：mmH9.26315126. 0= 取 40mm。5 落料模辅助零部件设计195落料模辅助零部件设计落料模辅助零部件设计5.15.1挡料销挡料销挡料销用于限定条料的送进距离、抵住条料的搭边或工件轮廓，起定位作用。挡料销有固定挡料销和活动挡料销，而固定挡料销分为圆形和钩形，一般安装在凹模上，圆形挡料销，结构简单，制造容易，根据所设计的模具选用圆形固定挡料销。材料为 45 钢，经热处理硬度 HRC4248。与凹模的销孔为H7/m6 配合。查冲压工艺及模具设计表可得，挡料销高度为 3mm。 5.25.2导料销导料销导料销的作用是使条料在横向能够正确定位，即冲裁时条料可贴在导料板的一侧向前送进，以防偏斜。5.35.3卸料板卸料板卸料板是将材料或工件从凸模上卸脱的固定式或活动式板形零件。本次设计考虑到该工件的工艺性极其模具的要求等因素，决定选用固定卸料板结构，固定卸料装置安全可靠，结构简单，卸料力大。根据冲裁件厚度，则采用封闭式刚性卸料板。且和导料板连为一体，兼作导向装置，卸料板孔应按照凸模配做。固定卸料板与凸模之间的单边间隙取tmm)5 . 01 . 0(，经过计算，凸模与卸料板上形孔的单边间隙可取 0.5mm。卸料板与凸模配合的孔下面应保证是锐角，否则卸料时条料易挤进间隙内而损坏凸模。卸料板厚度一般为凹模厚度的0.51.0 倍。5.45.4导向零件导向零件导向零件是指上、下模的导向装置零件。对生产批量大、要求模具寿命长、工件精度高的冲裁模，一般采用导向装置，以保证上、下模的精确导向。常用导柱导套结构。参照模具设计手册，本模具采用对角导柱模架。导柱分布在矩形凹模的对称中心上，两个导柱的直径不同，可避免上模座与下模座装错而发生啃模事故。适用与单工序模。导柱与导套、下模座的配合关系采用基轴制。导柱和与之相配合的导套，分别压入下模座和上模座的安装孔中，分别采用 H7/r6 过盈配合和 H7/h7 的间隙配合，这样做是为了避免因调整不当，使压力机滑块运动与导20柱上端面碰撞，在选择导柱长度和导柱、导套安装时，应保证模座在闭合状态时，上模座上平面与导柱上端面应保留 1015mm 的距离，导柱下端面与下模座下平面应留至少 2mm 的距离。导套与上模座上平面应留不小于 3mm 的距离。 5.55.5连接与固定零件连接与固定零件5.5.15.5.1上下模座上下模座上、下模座上不仅要安装冲模的全部零件，而且要承受和传递冲压力。所以模座不仅要有足够的强度，还要有足够的刚度。模座的刚度不足，会降低冲模寿命。因此，模座要有足够的厚度，一般取为凹模厚度的 11.5 倍。在该模具中可选用滑动导向中间导柱模架的模座。上、下模座的导柱、导套安装孔的轴心线应与基准面垂直。模座的上、下平面的表面粗糙度为 0.8，只有在保证平行度要求下才允许降低为 1.6。矩形模座的长度应比凹模长度大 4070mm，而宽度尺寸可与凹模同宽或梢大。因为采用了导柱导套导向，应为其留出足够的安装位置。以及采用了模柄的上模座，因为不用留出安装压板的凸台，其外形尺寸可适当缩小。模板的厚度一般可根据凹模厚度来定。通常取：、上H式中 ： 上模座厚度； 下模座厚度； 凹下HH)5 . 11 (上H下H凹模厚度。下模座长因为本冲模采用导柱导套装置，凹H)7040(凹LL故下模座长度取得稍大。具体尺寸见装配图。5.5.25.5.2模柄模柄选用压入式模柄。它与上模座孔采用过渡配合。模柄的直径与长度6/7 mH应与所选用冲床的安装模柄孔直接相匹配，模柄装入上模座后，模柄的轴心线对上模上平面的垂直度误差在全长范围内不大于 0.05mm，材料采用 Q235 钢。5.5.35.5.3螺钉与销钉螺钉与销钉螺钉与销钉用于零件安装时的固定和定位。工作零件与模座配合时则不用销钉。销钉使用两个。螺钉的大小根据凹模厚度选择，查表选取螺钉的型号为M16。5.65.6落料模压力机的选择落料模压力机的选择压力机的选用是制定冲压工艺和制定模具设计方案的一项重要内容。它直接关系到设备的合理使用，冲压工艺的的顺利实现、提高模具寿命、方便操作以及提高生产效率等一系列重要问题。选用压力机，主要是根据冲压工艺的性质，冲压件批量的大小，模具的尺寸和精度，变形力的大小等。压力机的选用包括选择压力机的类型和确定压力机的主要技术参数两项内容。所选用的压力西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）21机公称压力应大于计算出来的总冲压力 550.288KN,，工作台板尺寸、压力机的闭合高度和滑块尺寸等应能满足模具正确安装的要求。压力机滑块行程应满足工件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压后能顺利地从模具内取出来。由于冲模闭合高度mstaxdHHLHHH=189mm。压力机的最大装模高度应大于或等于 194mm（冲模闭合高度+5mm） 。按上述要求可选用开式可倾压力机,需要在工作台面上加设垫板。型号为J23-63,其主要技术参数为：公称压力：630KN滑块行程：120mm最大闭合高度：460mm最大装模高度：270mm工作台尺寸（前后左右）：710mm480mm 模柄孔尺寸：50mm80mm最大倾斜角度：3005.75.7模具装配图的绘制模具装配图的绘制模具装配图如图 5.1 所示:图 5.1 落料模具装配图226拉深模和冲孔模的设计拉深模和冲孔模的设计6.16.1拉深力和冲孔力的计算拉深力和冲孔力的计算6.1.16.1.1拉深力的计算拉深力的计算计算拉深力的目的是为了确定压力机的额定压力，因此要计算最大冲裁力。由于本零件拉深时，拉深力计算复杂，而且花费时间也比较长，因此在实际生产中，计算这样复杂的拉深件时，一般采用弯曲来计算其拉深力，主要是两者算出来的结果相差不是很大，在选取压力机时，稍微选大一点的公称压力即可满足拉深所需。则可按下式计算： F=trKBtb+7 . 02 （ k=1.3，b=380MPa ，B=（40+32）2=144mm） (6.1)代入数据可得： F=74692.8N总拉深力计算由于模具设计有顶件装置和卸料装置，所有要先算出顶件力跟卸料力，因此顶件力跟卸料力按下关系式计算； Fo=（0.30.8）F (6.2)则可得到卸料力跟顶件力： F0=22407.84N则总拉深力为： F总=F+2F0=119508.48N6.1.26.1.2冲孔力的计算冲孔力的计算按推料力公式计算冲裁力：P1=KLt (6.3)其中：K 为系数 查冲压模具手册得：K=1.3L 为工件的轮廓长度（mm） 为材料的抗剪强度（2mmN）t 为材料的厚度（mm）查冲压模具设计抗剪切强度表 =260MPaKLtP 1 =1.3（3.14102+3.1464）3260/10006 拉深模和冲孔模的设计23 =140094.24（KN）取冲孔力为 140.1K24按推件力公式计算推件力 Pt：Pt=nKtP (6.4)其中：n 为卡在凹模里料的个数=h/t。h 为凹模刃壁垂直部分高度（mm） t 为料厚（mm）推料力系数TK查冲压模具手册P 为冲裁力 N。查表，Kt=0.055 Pt=0.055140.1=7.71(KN)计算总冲压力 PZ： PZ=P1+P=140.1+7.71=147.81(KN)6.1.36.1.3拉深次数的计算拉深次数的计算盒形件拉深时的成形极限是在一次拉深成形中，在传力区不破坏的条件下，变形区所能达到的最大变形程度。它是表示盒形件能否一次拉深成形的判据。盒形件的成形极限采用一次拉深成形能得到的极限高度（H r）或（H B） （第一次成形的最大高度）表示，也可用极限拉深系数nm表示。极限高度（H r）或（H B） 表 6.1 及表 6.2 给出的是低碳钢一次拉深的相对极限高度表 6.1 低盒形件一次拉深的相对极限高度 H / rr / B0.40.30.20.10.05h / R2334468121015表 6.2 低盒形件一次拉深的相对极限高度 H / B相对厚度（t / D）100相对转转角半径r / B2.01.51.51.01.00.50.50.20.100.80.60.70.550.650.50.60.45本设计中 r/B=3/32=0.09,查表 6-11，得 h/r=10-15，所以 h=30-45mm。h=13mm30-35mm，所以该工件可以一次拉深成型。6.1.46.1.4拉深凸模和凹模尺寸的计算拉深凸模和凹模尺寸的计算拉深凸模零件图 6.1 如下：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）25图 6.1 拉深凸模零件图拉深时，拉深件的尺寸为 32mm 和 40mm。由式 dDDd0)75. 0( (6.5)0)275. 0(pCDdp (6.6)以上各式中，冲头制造偏差p及d按公差 IT8 选取，其值都为 0.072，间隙 C 可查表取值。mmtC3 . 3)(10. 1=长度 32mm：072. 00) 175. 0-32(+=dDmm072. 0025.31+=0072. 0)3 . 3-75. 0-38(=pdmm0072. 0-95.33=长度 40mm：072. 00) 175. 0-40(+=dDmm072. 0025.39+=260072. 0)3 . 3-75. 0-46(=pdmm0072. 0-95.41=6.1.56.1.5冲孔凹模和凸模尺寸的计算冲孔凹模和凸模尺寸的计算冲孔模中凸模的尺寸及制造精度：尺寸012. 0-10和006. 0-6磨损后减小，由公式0)(XDDd (6.7)计算得：03. 0003. 004/12. 00096. 9)06. 0-10()12. 05 . 0-10()-(+=dXDDd 015. 0 . 00015. 004/06. 00097. 5)03. 0-6()06. 05 . 0-6()-(+=dXDDd冲孔模中凹模的尺寸及制造精度：尺寸mmmm610和磨损后增大，由公式： 0)(pXddp (6.8)计算得： 003. 0-04/12. 0-006.10)12. 05 . 010()(=+=+=pXddp 0015. 0-04/06. 0-003. 6)06. 05 . 06()(=+=+=pXddp7 结论277结论结论7.17.1总结总结经过了几个月的学习和工作，我终于完成了毕业设计。从开始接到题目到计算，再到装配图的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对设计的一知半解，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了设计给我们模具专业带来的挑战与乐趣。7.27.2体会体会虽然我的设计作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一点，都是我的劳动成果。这次做设计的经历一定会使我终身受益，我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和思考的过程，没有学习就不可能有思考的能力，没有自己的思考，就不会有所突破，那也就不叫设计了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。28参考文献参考文献1 王孝培.冲压手册（修订本）M.北京：机械工业出版社，1990.2 宋满仓.冲压模具设计M.北京：电子工业出版社，2010.1.3 吴伯杰.冲压工艺与模具M.北京：电子工业出版社，2004.6.4 二代龙震工作室.冲压模具基础教程M.北京：清华大学出版社，2010.4.5 王金龙.冷冲压工艺与模具设计M.北京：清华大学出版社，2007.8.6 廖念钊，古莹菴，莫雨松等.互换性与技术测量M.北京：中国计量出版社，2007.6.7 卢秉恒.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2007.12.8 濮良贵，纪名刚.机械设计（第八版）M.北京：高等教育出版社，2006.5.9 唐克中，朱同钧.画法几何及工程制图M.北京：高等教育出版社，2002.8.10 大连理工大学工程图学教研室.机械制图M.北京：高等教育出版社，2007.7.11 李硕本，冲压工艺学M，机械工业出版社，198812 Sheet metal forming simulation using EAS solid-shell finite elements.Parente, M.P.L. 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