支架的冲压模具设计

支架的冲压模具设计学生姓名 学 号系 别专 业指导教师 完成日期 毕业设计综合实践任务书岗位名称海盐联合钢锯厂研发中心研发员具有良好的机械设计基础，掌握UG岗位职责研发新产品进行试验及跟踪岗位能力要求熟练掌握模具行业国家标准及试验方法,三维造型软件及 AutoCAD制图软件。课题任务名称支架的冲压模具设计 本课题完成的条件1、按照自己所学的机械设计基础进行设计和开发；2、实习公司的工程师和学校辅导老师的帮助下完成此设计。3、熟悉掌握模具设计的原理和关键要素。本课题任务要求一 技术应用设计要求1、熟悉模具设计的原理和过程；2、从设计实际需要出发，选择设计方案；3、完成整个设计过程4、撰写模具设计书一份。三 工艺操作技能要求1、分析支架的冲压成形工艺。2、模具设计。3、打印图纸，写出毕业论文。4、要求学生熟悉冷冲模具设计工艺，具有较强的机械设计能力。四 进程安排要求1、熟悉毕业任务书要求，或根据岗位开展调研选题和查阅文献资料2、开题，确定设计方案，并进行方案论证。3、设计计算、绘图、编制工艺、生产制造、装配测试等。4、产品或设计方案（图样）的优化与改进。5、撰写毕业论文。6、指导教师的过程指导和初稿的审评，提出修改意见并反馈。7、资料整理并上交论文，参加答辩。通信与信息工程系毕业设计 （论文）开题报告班级学号姓名专业方向课题名称支架的冲压模具设计课题来源科研工程设计生产工艺V其它完成课题 所需时间同课题组 相邻课题 子课题组 情况人员开题报告内容包括毕业论文题目的确定、选题的意义、论文综述、论文大纲。字数要求在1000字以上。一. 毕业论文选题依据1. 模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志2. 所选课题,与我在大学所学专业相关，很多问题可以用我所学的专业知识解决，即切合实际,从自身出发。二. 毕业论文选题目的和意义模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备，具有生产效率高、材料利用率高、制件质量优良、工艺适应性好等特点，被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。2005年中国模具工业产值达到 610亿元,增长率保持在25%勺高水平,行业的生产 能力约占世界总量的10%,仅次于日本、美国而位列世界第三。我国冲压模具产品的质量和生产工 艺水平，总体上比国际先进水平低许多 ，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。冷冲压技术的发展和模具技术的发展是相互促进，共冋发展的。应该说，冷冲模具的研究和创新对于现代工业发展具有积极意义。随着工业的迅速发展，产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和质量提高的要求。该课题主要针对电器开关过电片零件，在对过电片冲孔、落料和压弯等成形工艺分析的基础上，提出了该零件采用多工位级进模的冲压方案；根据零件的形状、 尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用“双列直对排法”排样，成形侧刃定位，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的冋时， 提咼了材料的利用率和劳动生产率。本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的冋时，对于提高设计者的创新能力、协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台。三. 选题的发展现状和前景展望随着工业技术和科学技术的发展和快速适应工业产品更新换代和提高质量的要求，发达国家从20世纪50年代就开始了模具 CAD/CAM技术的研究。如美国通用汽车公司早在 20世纪50年代 就将CAD/CAM术应用于汽车覆盖件的设计与制造；20世纪70年代日本机械工程实验室和日本旭光学工业公司分别开发了连续模设计系统MEL和冲空弯曲模系统 PENTAX 1982年，日立公司研制了冲裁模 CAD系统。到20世纪80年代，模具CAD/CAM术已广泛应用于冷冲模具的设计与 制造。四. 本课题要完成的主要内容（300字左右）课题主要内容是研究冷冲压模具的设计，分析支架的冲压成形工艺。该零件的制造方法为冷冲压成型，要求分析封盖冲压件的成形工艺，设计模具，画出模具装配图及所有零部件的工程图，写出毕业论文。首先应该深入学习机械设计、机械CAD/CAM冷冲压技术等相关在课题研究中需要掌握的理论知识，理论的掌握是实践的基础，进一步分析支架的冲压成形工艺。同时应该对所设计的冷冲模具的支架的结构和生产制造工艺进行全面的了解。再运用AutoCAD Por/E等软件对所涉及的支架进行三维实体的绘制。这样利用三维软件就可以加速产品开发的进程，缩短了设计的周期，也确保了产品的质量， 把计算机辅助设计运用到了支架设计的实际之中，这也是本课题的创新点之一。难点是如何使其弯曲成型，达到预期的模型。五. 毕业论文提纲1绪论2冲压工艺方案的制定3模具总体结构设计4模具零件的设计与计算5冲压设备的选用6压力中心的计算审批意见：指导教师（签字）：年 月曰教研室审批意见：教研室主任（签字）:年 月曰注：1.本表用于各专业教师拟订毕业论文（设计）课题和各系的毕业论文（设计）工作委员会审核毕业论文（设计）课题的可行性用。2. 如该毕业论文（设计）课题需多名学生共同完成， 应在“相邻课题情况或子课题情况” 栏内填写出每个学生应做的子课题情况，保证每个学生有一项相对独立的任务。3. 每个毕业论文（设计）课题应填写该表一份。各系分专业整理存档。弓I言 11. 绪论 11.1概述 11.2冲压技术的进步 21.3模具的发展与现状 21.4 模具 CAD/CAE/CAM技术 21.5课题的主要特点及意义 32. 冲压工艺方案的制定 42.1 工艺分析 42.2排样图设计 53. 模具总体结构设计 63.1条料定位装置 63.2出料装置 73.3模具结构特点 83.4模具工作过程 84. 模具零件的设计与计算 84.1凸、凹模刃口尺寸的计算 8凸、凹模间隙的选择 84.2凸、凹模的设计 11凸模的结构和固定形式 11凸模长度的确定 11凸模的强度计算 124.2.4 凹模结构形式设计 134.2.5 凹模结构尺寸的确定 134.3模板的设计 144.4 卸料弹簧的选用 144.5其它零件的设计 155. 冲压设备的选用 155.1冲压力的计算 165.2 选择压力机 166. 压力中心的计算 176.1计算步骤 176.2计算压力中心 177. 总结 18致谢 19参考文献 20毕业设计（论文）答辩记录表 32毕业设计（论文）成绩考评表 33支架的冲压模具设计学号 A000307302440许周璇王永平指导教师：蔡晓霞海盐联合钢锯厂研发部工程师绍兴职业技术学院通信与信息工程系摘要：当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造 必须依靠模具才能够生产加工出来，因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密，如我们使用的电 脑、手机、汽车等产品都要依靠模具。模具种类繁多，加工模具的方法也是多种多样的。有锻造模、热 锻模、冷锻模、金属挤压模、其它造模、压力铸造模、低压铸造模、失蜡铸造模、翻金属模、粉末冶金 模、冲模等。而冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很多独特的优势，其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化 及生产效率高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很 强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。关键词：支架模具设计冲压引言本设计主要分为两部分，一部分是对支架进行冲压工艺分析与计算，另一部分是对支架进行模具设 计。首先，对零件进行分析与计算，其中包括工艺分析与设计方案的确定，设计排样方式，计算冲裁力 与选择冲压设备。其次，对支架链接板进行模具设计。主要是直接与冲压相关的部件的设计以及标准件 的选用。此次设计是将我所学专业知识进行运用的一次机会，当然，由于我没有设计经验，不仅要多向 老师和同学请教，还要借助模具设计手册、计算机绘图软件，并参阅大量优秀文献。一来可以帮助我圆 满完成此次设计任务，二来可以培养我的设计能力和文件检索能力。我们不仅要考虑要使做出的零件能满足工作要求，还要保证它的使用寿命。在本次设计中我们主要 是考虑到它的实际工作环境和必须完成的设计任务，通过这次的设计使我深深的体会到怎样才能把所学 的东西更好的运用到实践中，设计过程中应注意的问题，使自己在冲压模方面有了更深更多的了解。1. 绪论1.1概述冲压成形作为现代工业中一种十分重要的加工方法，用以生产各种板料零件，具有很多独特的优势,其成形件具有自重轻、刚度大、强度高、互换性好、成本低、生产过程便于实现机械自动化及生产效率 高等优点，是一种其它加工方法所不能相比和不可替代的先进制造技术，在制造业中具有很强的竞争力，被广泛应用于汽车、能源、机械、信息、航空航天、国防工业和日常生活的生产之中。在吸收了力学、数学、金属材料学、机械科学以及控制、计算机技术等方面的知识后，已经形成了 冲压学科的成形基本理论。以冲压产品为龙头，以模具为中心，结合现代先进技术的应用，在产品的巨大市场需求刺激和推动下，冲压成形技术在国民经济发展、实现现代化和提高人民生活水平方面发挥着 越来越重要的作用。1手側图1-1冲压作业方式的进化1.2冲压技术的进步进几十年来，冲压技术有了飞速的发展，它不仅表现在许多新工艺与新技术在生产的广泛应用上， 如：旋压成形、软模具成形、高能率成形等，更重要的是人们对冲压技术的认识与掌握的程度有了质的 飞跃。现代冲压生产是一种大规模继续作业的制造方式，由于高新技术的参与和介入，冲压生产方式由初 期的手工操作逐步进化为集成制造(图1-1)。生产过程逐步实现机械化、自动化、并且正在向智能化、集成化的方向发展。实现自动化冲压作业，体现安全、高效、节材等优点，已经是冲压生产的发展方向。冲压自动化生产的实现使冲压制造的概念有了本质的飞跃。结合现代技术信息系统和现代化管理信 息系统的成果，由这三方面组合又形成现代冲压新的生产模式一计算机集成制造系统CIMS (ComputerIn tegrated Ma nufacturi ng System )。把产品概念形成、设计、开发、生产、销售、售后服务全过程通 过计算机等技术融为一体，将会给冲压制造业带来更好的经济效益，使现代冲压技术水平提高到一个新 的高度。1.3模具的发展与现状模具是工业生产中的基础工艺装备，是一种高附加值的高技术密集型产品，也是高新技术产业的重 要领域，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志。随着国民经济总量和工业产品技 术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。目前我国模具工业的发展步 伐日益加快，“十一五期间”产品发展重点主要应表现在：(1 )汽车覆盖件模；(2) 精密冲模；(3) 大型及精密塑料模；(4) 主要模具标准件；(5) 其它高技术含量的模具。目前我国模具年生产总量虽然已位居世界第三，其中，冲压模占模具总量的40%A上，但在整个模具设计制造水平和标准化程度上，与德国、美国、日本等发达国家相比还存在相当大的差距。以大型覆 盖件冲模为代表，我国已能生产部分轿车覆盖件模具。轿车覆盖件模具设计和制造难度大，质量和精度 要求高，代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法、手段上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、制造周期和成本方面， 以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，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，与国外多工位级进模和多功能模具相比， 存在一定差距。1.4 模具 CAD/CAE/CAM 技术冲压技术的进步首先通过模具技术的进步来体现出来。对冲模技术性能的研究已经成为发展冲压成 形技术的中心和关键。20世纪60年代初期，国外飞机、汽车制造公司开始研究计算机在模具设计与制造中的应用。通过 以计算机为主要技术手段，以数学模型为中心，采用人机互相结合、各尽所长的方式，把模具的设计、 分析、计算、制造、检验、生产过程连成一个有机整体，使模具技术进入到综合应用计算机进行设计、 制造的新阶段。模具的高精度、高寿命、高效率成为模具技术进步的特征。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以 计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具 结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。模具CAD/CAE/CAM在近20年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。 进入本世纪以来， 模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快，应用范围更广。在级进模CAD/CAE/CAM发展应用方面，本世纪初，美国UGS公司与我国华中科技大学合作在UG-II(现为NX软件平台上开发出基于三维几何模型的级进模CAD/CAM软件NX-PDW亥软件包括工程初始化、工艺预定义、毛坯展开、毛坯排样、废料设计、条料排样、压力计算和模具结构设计等模块。具有特征 识别与重构、全三维结构关联等显著特色，已在2003年作为商品化产品投入市场。与此同时，新加波、马来西亚、印度及我国台湾、香港有关机构和公司也在开发和试用新一代级进模CAD/CAM系统。我国从上世纪90年代开始，华中科技大学、上海交通大学、西安交通大学和北京机电研究院等相继 开展了级进模CAD/CAM系统的研究和开发。如华中科技大学模具技术国家重点实验室在AutoCAD软件平台上开发出基于特征的级进模CAD/CAM系统HMJC包括板金零件特征造型、基于特征的冲压工艺设计、模具结构设计、标准件及典型结构建库工具和线切割自动编程5个模块。上海交通大学为瑞士法因托(Fin etool )精冲公司开发成功精密冲裁级进模CAC/CAM系统。西安交通大学开发出多工位弯曲级进模CAD系统等。近年来，国内一些软件公司也竞相加入了级进模CAD/CAM系统的开发行列，如深圳雅明软件制作室开发的级进模系统CmCAD富士康公司开发的用于单冲模与复合模的CAD系统Fox-CAD等4。展望国内外模具 CAD/CAE/CAM技术的发展，本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与 计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列 与模具工业相关的技术发展之快，学科领域交叉之广前所未见。今后10年新一代模具CAD/CAE/CAM系统必然是当今最好的设计理念、最新的成形理论和最高水平的制造方法相结合的产物，其特点将反映在专 业化、网络化、集成化、智能化四个方面。主要表现在：(1) 模具CAD/CAM勺专业化程度不断提高；(2) 基于网络的 CAD/CAE/CAMH体化系统结构初见端倪；(3) 模具CAD/CAE/CAM勺智能化引人注目；(4) 与先进制造技术的结合日益紧密。1.5课题的主要特点及意义该课题主要针对电器开关过电片零件，在对过电片冲孔、落料和压弯等成形工艺分析的基础上，提 出了该零件采用多工位级进模的冲压方案；根据零件的形状、尺寸精度要求，设计过程中综合考虑采用 “双列直对排法”排样，成形侧刃定位，保证工件的尺寸和形状位置精度要求的同时，提高了材料的利 用率和劳动生产率。本课题涉及的知识面广，综合性较强，在巩固大学所学知识的同时，对于提高设计者的创新能力、 协调能力，开阔设计思路等方面为作者提供了一个良好的平台。2. 冲压工艺方案的制定该零件为某电器上所用的支架，是一家电器生产企业产品中的一个主要零件，如图2-1所示,其作用是通过支架固定某一机器，使之不能活动。该零件生产属于大批量生产，零件结构紧凑，冲裁壁厚很大， 成形过程相互干涉，在复合模中难于实现；若用简单的落料、冲孔、弯曲模等单工序模也可达到冲压要 求，这样模具虽然简单了，但是冲压所用的设备和人员较多，冲压工序中的定位也较麻烦，加上零件较 大，装料时易产生不安全的现象，而且工序较多效率较低故不被推广。为减少零件在生产中的多次定位 对其精度和生产率的影响，一要产品批量较大，对零件的一致性要求较高，二是具有良好的弯曲和冲裁 性能，经过反复比较，适宜采用先落料冲孔复合模，再成型制造。材料：45# 厚度：4.0名称：支架如图2-1 支架2.1工艺分析本支架从总体上看是一个带多孔的“”形弯曲件，该零件需要控制的尺寸有39.2mm, 160mm 50mm 56mm分别为公差等级IT11，IT12级，其余尺寸均为未注公差，可以按 IT12级取公差。该零件 材料为H68普通黄铜，料厚为 4.0mm,因而从尺寸精度和材料方面分析比较适合用冲压加工。经计算得零件毛坯展开尺寸，如图2-2所示，最长处为217.5mm,最宽处为50mm属于中型冲压件。由于为“”形弯曲件，这样使两边的弯曲力相互平衡，同时也减少了弯曲时的毛坯移动。2.2排样图设计排样图是复合模设计的关键，它具体反映了零件在整个冲压成形过程中，毛坯外形在条料上的截取方式及与相邻毛坯的关系，而且对材料的利用率、冲压加工的工艺性以及模具的结构和寿命等有着显著的影响。查文献 表2-13取搭边值a=4mm冲切外形时工件间的搭边连接最小宽度取5mm故应针对零件和零件展开后的工艺特点，并综合考虑工艺分析各个因素后，设计合理的排样图及具体工位安排。故：条料宽度 b=50mm + 4 mnh 2 = 58mm 取 b=60mm毛坯排样图如图2-3所示：二二二二 u 二.二二二图2-3排样图根据以上分析，冲压如图2-1所示的零件的复合模就一个工位：落料冲孔。计算材料的利用率，冲裁面积AA=10225+28.27*4+50.27*2+114.27+4+88.27*2+176.71+19.63*2=11288.2 mm2 其中，A包括一个进距内冲出的小孔面积故一个进距的材料利用率为：7 - 川冥100%bh=11288.2/13530=83.4%3. 模具总体结构设计模具总体结构如图3-1所示，该模具采用后侧导柱模架，冲圆孔凸模19,冲腰形孔凸模18，切断凸模15,切边凸模20,压弯凸模（成形侧刃）16,导正销29分别和凸模固定板 5采用压入式装配，用圆 柱销23在上模座上定位，与垫板4 一起固定在上模座上；凹模 11采用整体加工而成，为了便于制造、试模和维修，压弯凹模镶块17两件采用镶拼结构，嵌入冲裁凹模槽孔内，并用螺钉加以固定；条料送进步距由成形侧刃定位控制，制件弯曲由导正削精定位，所有凸模卸料由弹性卸料板7完成，冲孔、切边和切断废料由凹模下面的漏料孔逐步排出，制件从料头分离，由模具终端沿凹模斜面自动落下。3.1条料定位装置由于侧刃定距方式使冲压时材料送进准确可靠，但增加了材料的消耗，也使模具的制造维修趋于复 杂。侧刃的成形冲切即发挥了侧刃定距的优点，又使得有搭边排样的有废料冲压变为无废料、少废料冲 压。成形侧刃冲压是将拟选用的侧刃与工件某部分的冲裁结合，禾U用冲切出条（带）料的缺口代替普通 侧刃的切边缺口实现送料限位定距，省去普通侧刃冲切后仍需留出落料冲切的搭边，实现少无废料排样 的冲裁7。资料表明：在级进模上使用成形侧刃与使用普通侧刃相比，不仅可以节省冲压材料6%-10%成本降低2%-6%而且可以使连续冲压保持较高的劳动生产率的同时，保证工件具有较高的尺寸和形状 位置精度。凸凹模1,1=3.1=3,右45#1导柱导套-Hhfel-45#内脱料小冲针 -U 皿 AI.“V大冲针.r | 吟 V|凸模 +r 卡 T凉打钉 打板45#4打 板45#模架垫板L 蜡力口|丄模架4U -Lr-垫板45#4 5#固定板 rtn 谢.凹模 -4丄#脱料板-r 甜力口45#1 模架图3-1模具结构示意图1-模柄2-上模板3-圆柱头内六角卸料螺钉4-垫板5-凸模固定板6-弹簧7-卸料板8-导套9-导柱10-下模板 11-凹模 12-垫板13-内六角圆柱头螺钉 14-圆柱销15-切断凸模16-压弯凸模17-凹模镶块18-冲腰形孔凸模19-冲圆孔凸模20-切边凸模（成形侧刃）21-开槽圆柱头螺钉22-承料板 23-圆柱销24-内六角圆柱头螺钉 25-圆柱销26-圆柱销27-开槽沉头螺 钉 28-导料板29-导正销30-开槽沉头螺钉31-螺塞32-弹簧本设计在送料前进方向的两侧采用双成形侧刃定距，如图2-3所示，即为使用成形侧刃的排样图，侧刃长度稍大于送料进距，以便导正销伸入预冲孔时导料略后退。精确定位由导正销29与条料上的导正孔$ 5来实现，该模具装有 2件导正销，结构形式如图 3-1所示，条料宽度方向由左、右导料板28导向，承料板22承料。3.2出料装置采用弹性卸料板7卸料，弹性卸料板由弹簧 6产生的弹性实现卸料，并穿过卸料螺钉3杆部安装在凸模固定板与卸料板之间。导正销与导正孔之间存在一定的间隙，一般可以避免导正销卡在导正孔内， 若为了防止导正销卡在导正孔内，可以采用在局部设计卸料块与弹簧，靠弹簧产生的弹性实现卸料。冲 孔、切边废料和切断废料由凹模下方的漏料孔逐步排出，制件由模具终端沿斜面自动落下。3.3模具结构特点采用双成形侧刃对称布置，切边定距，冲出工件部分外形，充分利用料头和料尾。为了便于送料，在冲切外形时工件之间留有一定的搭边连接，在冲弯后再切去，工件成形后由凹模11终端的斜面滑出。3.4模具工作过程将裁剪好的宽度为50mm的条料放在下模上，并依靠成形侧刃定位。第一步：上模下行卸料板在弹簧作用下压住坯料，切边凸、凹模完成切废料工序；第二步：上模上行条料靠手动向前送一步，上模下行冲孔凸、凹模完成冲孔工序，废料从下模的下 漏料孔排出；第三步：上模上行条料靠手动向前送一步，上模下行由导正销精确定位，弯曲凸、凹模完成弯曲工 序；第四步：上模上行条料靠手动继续向前送一步，上模下行由切断凸、凹模完成切断工序，废料从下 模的下漏料孔排出，同时有四个制件从模具终端落下，完成整个冲压过程。4. 模具零件的设计与计算4.1凸、凹模刃口尺寸的计算凸、凹模间隙的选择凸、凹模间隙值的大小对冲压制件质量、模具寿命、冲压力的影响很大，是冲压工艺与模具设计中 的一个极其重要的工艺参数。根据零件材料及料厚，查文献 8表2-10，确定冲裁刃口始用双面间隙值： Zmin=0.4mm, Zmax=0.8mmo至于压弯时凸模与凹模之间的间隙，按材料的性能、厚度以及弯曲件的高度 和宽度（弯曲线的长度），取单边间隙 C= （1.01.1 ） t，这里取C=0.5 mm。另外，设计中考虑在合模 时使毛坯完全压靠，以保证弯曲件的质量和尺寸精度。凸、凹模刃口尺寸计算冲压制件的尺寸精度主要决定于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必须靠模具的刃口尺寸 来保证。因此，正确确定模具刃口尺寸极其公差，是设计冲模的主要任务之一。（1）切边凸、凹模刃口尺寸计算由于该零件切边形状比较复杂，且为薄材料，为了保证凸、凹模之间的间隙值，拟采用凸、凹模配 合加工的方法。先做凹模，然后配做凸模，具体可采用成形磨削加工刃口。图4-1零件切边尺寸根据零件切边形状，如图 4-1所示，其中未标注公差的尺寸，按 IT12级取公差。凸模磨损后尺寸变小的记为 A 类，有 A仁217.5mm, A2=30, A3=45mm， A4=50mm尺寸变大的记为 B类，有B1=161.4mm,对于A类尺寸：查文献6表 2-11 得：磨损系数 x1=0.75, x2=1, x3=0.75, x4=1, x5=1A类尺寸按式(4-1)计算:=(4+A1 凸=217.5-0.4*2=216.7mmA2 凸=30-0.4*2=29.2mmA3 凸=45-0.4*2=44.2mmA4 凸=50-0.4*2=49.2mmB1 凸=161.4+0.4*2=162.2mm该零件切边凸模刃口各部分尺寸按上述切边凸模的相应部分尺寸配制，保证双面间隙值ZminZmax=0.025 0.045mm。(2 )冲圆孔凸、凹模刃口尺寸计算圆孔形状简单，为制造方便，凸、凹模拟采用分开加工。圆孔尺寸如图4-2，未注公差按IT12级处理有,按一般要求：模具精度较工件精度高23级，查文献 表2-10得- -，二，这样将不满足分开加工条件： 。考虑到圆孔容易加工，可以适当的提高凸、凹模制造精度,按：q=Q4(Zmax-Zmm)，亦二0.6(Zrnax-Zrnin)取：一，这样就满足分开加工条件:图4-2冲圆孔凸模尺寸凹模刃口尺寸，按（4-2 ）式计算： =（心+Zmin）；旬则：d=6+0.4*2mm=6.8m m冲圆孔凸模尺寸标注如图（3）冲腰形孔凸、凹模刃口尺寸计算腰形孔尺寸如图 4-5，未注公差按IT12级处理有i. tJ ，孔心距 8.0mm腰形孔和圆孔同样，比较容易加工，按上述冲 圆孔凸、凹模刃口计算方法，适当提高模具制 造精度，以满足分开加工的条件，取= 0,0 确定凸模刃口尺寸，查文献 6表2-11 得：x=1，d=8+8=16mm冲腰形孔凸模尺寸标注如图4-6所示。由式（4-4 ）得，凹模刃口尺寸为：d=16+0.4*2=16.8mm 孔心距（4-5）式中 飞、一匚一凸、凹模孔心距的标称尺寸（mm；工件孔心距的标称尺寸（mn）;A 工件孔心距的公差（mr）(4-2 )4-2所示7、8,0 f )Vz图4-5腰形孔尺寸图4-6冲腰形孔凸模尺寸8,0图4-10凸模固定方式4.2凸、凹模的设计凸模的结构和固定形式由于冲件的形状和尺寸的不同，冲模的加工以及装配工艺等实际条件亦有所不同，所以在实际生产 中使用的凸模结构形式也就有很多种形式。一般冲裁凸模的形状是由产品的形状决定的，它可以采用直 身结构也可采用加强型结构。主要的固定方式有：台肩固定、铆接、螺钉和销钉固定以及粘结剂浇注法 固定等。本设计中采用用圆形和方形两种形式的凸模，材料选用T10A钢,淬火硬度HRC56-60必要时表面可进行渗氮处理。圆凸模可采用高精 度外圆磨床加工，异形凸模可以采用慢走丝线切割加工或成形磨削加 工（成形磨削是模具零件成形表面精加工的一种方法，可以获得高尺 寸精度、高表面加工质量。凸模固定方式如图4-10所示：凸模以过渡配合（K6）固紧在凸 模固定板上，顶端形成台肩，以便固定，并保证在工作时不被拉出， 安全可靠。凸模长度的确定凸模工作部分的长度应根据模具的结构来确定。一般不宜过长，否则往往因纵向弯曲而使凸模工作 时失稳。致使模具间隙出现不均匀，从而使冲件的质量及精度有所下降，严重时甚至会使凸模折断。根据模具设计结构形式，凸模的长度为l=h1+h2+h.+h(4-8)式中，1凸模的长度（mr）；月1凸模固定板的厚度（mr）它取决于冲件的厚度t，一般在冲制t40-50 mm)，料厚 0.5 mm ( 0.8 mm),由文献10表14-5取 b=30mm(2) 凹模厚度：凹模厚度h根据冲裁力F按文献10图14-15选择。先算冲裁力： 丄一一(4-10 )式中，L 冲裁件周边长度(mr)；t 材料厚度(mr) t=0.5mm ;t 材料抗剪强度(MP3 , t =240MPaK系数。考虑到模具刃口的磨损，模具间隙的波动，材料力学性能的变化及材料厚度偏差等因素，一般取 K=1.3。算得整个冲压工序中冲裁周边长度L=388mm代入式(4-10 )得：F=1.3 X 388X 240X 0.5 60KN由文献10图14-15中取凹模厚度 h=20mm(3) 凹模外形尺寸根据排样图2-3所注尺寸和上述凹模厚度h与壁厚b,可以得出：凹模长L=124 mm；凹模宽B=110 mm故初步有了凹模外形尺寸LX BX h=124X 112X 20 mm根据要求，上述凹模外形尺寸须向国家标准靠拢，对照文献10表14-6 （摘自GB2858-81）,将上述尺寸改为125X 125X 20 mm（4）刃壁高度垂直于凹模平面的刃壁，其高度h0可以按下列规则计算10:冲件料厚t 3 mm, hO=t;所以，这里取h0=3 mm。（5）凹模镶块尺寸设计对于凹模镶块的尺寸，可以参见相关零件图纸。4.3模板的设计标准的级进模模板包括：卸料板、固定板、凹模板、垫板、上模板、下模板，其中卸料板、固定板、 凹模板是关键的三块模板，也是级进模比不可少的11。该模具中固定板起着固定凸模的作用，卸料板主要起卸料、压料同时还具有一定的导向作用；凹模板前面已经提到，既充当凹模刃口，又可以在其上 镶拼凹模镶块。另外，在进行级进模设计时，有一项很重要，就是设计让位，一般弯曲或成形等工位的所有后续工 位都需要让位，而且要充分让位，不但需要考虑静态让位，还要考虑动态让位11。本设计中在凹模板上直接开槽让位，工件成形后由凹模终端的斜面滑出，保证了送料的顺畅。凹模外形尺寸前面已述，该级进模其它模板的外形尺寸设计如下：凸模固定板 L*B*h=230*150*25mm;凸凹模固定板L*B*h=230*150*20mm;垫板L*B*h=230*150*20mm;脱料板L*B*h=230*150*20mm;上模板L*B*h=380*255*45mm （非标准件）;下模板L*B*h=380*255*45mm （非标准件）;故：模具闭合高度 H=45+45+60+40+25+20=135mm4.4卸料弹簧的选用先算卸料力，查文献8表2-15得卸料力系数 匚卩,则：= 0.02x60= 1200V（1）根据模具的结构初定8根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为：召二旳 8 = 150(2) 查文献12表10-1，并考虑到模具结构尺寸，初选弹簧参数为：弹簧钢丝直径 d=2mm弹簧中 径D2=12mm节距t=4.28mm，工作极限负荷 Fj=188N，自由高度hO=4Omm有效圈数n=8.5，工作极限负 荷下变形量hj=17.3mm，展开长度L=396mm 规格标记为：弹簧 2X 12X 40(3) 弹簧预压量。由Fj=188N , hj=17.3mm ,考虑卸料的可靠性， 取弹簧在预压量为 h1时就应有150N 的压力，故：= 17.3x150/188 = 14.4fflw(4) 检查弹簧最大压缩量是否满足上述条件：冲裁时卸料板的工作行程h2=6.2mm;考虑凸模的修模 量h3=4mm弹簧的预压量为h仁14.4mm；故弹簧总压缩量为h1+h2+h3=14.4mm+6.2mm+4mm=24.6mmhj=17.3mm17.2mm,所以该规格的弹簧满足要求。4.5其它零件的设计在级进模中，一些辅助零件对模具的顺利工作也起着重要的作用。针对该级进模，这里主要介绍导 正销的设计。本级进模设计当中，通过导正削与在前一个工位上冲了的两个二的孔实现精确定位，保证产品的精度。进行导正销设计时注意到控制导正销的长度，保证当模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料 板的长度要小于产品的一个料厚，这样就可以有效地避免带料现象11。模具在自由状态时导正销的直壁部分伸出卸料板的长度为0.3mmb5. 冲压设备的选用根据所要完成的冲压工艺性质、生产批量的大小、冲压件的几何尺寸和精度要求来选定设备类型。 开式曲柄压力机虽然刚度差，但它成本低，且有三个方向可以操作的优点，故广泛应用于中小型冲 裁件、弯曲件、拉深件的生产中。闭式曲柄压力机刚度好、精度高，只能靠两个方向操作，适用于大中型件的生产。 双动曲柄压力机有两个滑块，压边可靠易调，适用于较复杂的大中型拉深件的生产。 综合考虑，采用开式曲柄压力机。5.1冲压力的计算该级进模采用弹性卸料和下出料方式。由4.2节及4.4节计算知：F冲=260KN;篇 亠一 一计算推件力，查文献8表2-15得推件力系数:，则：气厂弋（ 5-1）式中， 卡在凹模孔口中的工件个数，取n = h/t = 3IO.5 = 6所以，F 冲 + F 斜=260KN+1.2KN=261.2KN所选压力机的公称压力 ：必须大于P 。5.2选择压力机8根据上述冲压力的计算，初步选用型号为500顿液压机。该型号压力机主要技术规格如下公称压力500KN;滑块行程300mm;最大闭合高度500mm;最大装模高度180mm;连杆调节量200mm;工作台尺寸（前后 mm左右mr）i 500*300垫板尺寸（厚度 mm孔径mm II 二；模柄孔尺寸（直径 mm【深度mm *；滑块中心至床身中心距离160mm;最大倾斜角35由4.3节计算知：模具闭合高度故，所选压力机装模高度与模具闭合高度满足下式H醐-5伽2尙2月曲+10加还可以看出心L-厂一取在：*上-，这样可以避免连杆调节过长，螺纹接触面积过小而被压坏。6. 压力中心的计算冲裁时的合力作用点或多工序模各工序冲压力的合力作用点，称为模具压力中心。如果模具压力中 心与压力机滑块中心不一致，冲压时会产生偏载，导致模具以及滑块与导轨的急剧磨损，降低模具和压 力机的寿命。因此，设计时应该正确算出冲裁时的压力中心，并使压力中心和模柄轴心线重合；若因冲 件的形状特殊，从模具结构方面考虑不宜使压力中心与模柄轴心线相重合，也应注意尽量使压力中心的 偏离不超过所选压力机模柄孔投影面积的范围，以下通过解析法确定模具的压力中心。6.1计算步骤(1)建立平面直角坐标系;(2) 计算出各单一图形的压力中心到坐标轴的距离x1、x2、x3、xn和y1、y2、y3、yn ;(3) 将计算数据分别代入式(6-1a )和(6-1b ),即可求得压力中心坐标(xO, y0 )。(6-1a )(6-1b)6.2计算压力中心根据排样图设计及各工位在模具上的相对位置，建立直角坐标系,如图6-1所示：图6-1压力中心计算图由对称性可知，各工序冲压力的合力作用点落在X轴上，即坐标 ，将所计算的各工位上的冲压力及图6-1中所标注的x坐标值代入式（6-1 ）中得：坐标儿-，故在此坐标系中模具压力中心坐 标为（7，0）。所以该模具压力中心（机床滑块中心）与模具中心左右偏移10.5mm（可供模具安装时参考）。7. 结论设计是源头，设计虽然只占模具成本的10%左右，却决定了整个模具成本的70%- 80%所以，在设计时详尽地考虑了模具结构，考虑提高生产率，如何方便维修。但是，又不能完全依赖于设计，在实际 生产中要具体问题具体分析，根据实际状况进行模具调整也是必需的。在生产中模具的维修、保养也是 很重要的。在模具维修时，应该多注意细节，找出根本原因，针对其维修。在拆装模具时，要认真仔细， 以防损伤模具。定期的维护、保养也可以大大提高模具寿命。从整个设计过程来看，该电器开关过电片采用多工位级进模，模具结构设计合理，加工简单，操作 方便，通过连续冲裁、弯曲等几道工序一次成形，工作效高，零件成形质量好，大大提高了生产率，降 低了生产成本，满足了生产需求，而且该设计思路可扩展推广到其它类似零件的产品模具设计中。当然,由于我的知识水平有限，对实践的缺乏，当中不乏有不足之处，还有待在以后的工作实践当中不断地完 善和创新！本次设计是在指导老师蔡晓霞老师的悉心指导下完成的，其间得到了王永平师傅的指导。导师敏锐 的学术思想，严谨的治学态度，认真的工作作风使学生受益非浅。值此成文之际，特向老师致以忠心的 感谢和诚挚的敬意。在设计过程当中，得到同窗好友的支持和帮助以及在AutoCAD2004软件应用、参考资料提供等方面的具体性指导和帮助，在此我向他们表示深深的谢意。非常感谢他们同我一起学习和生活。特别感谢我的父母，是他们对我的支持和无私的奉献，使得我能够顺利完成学业。最后，谨以此文献给所有关心和帮助过我的人们！参考文献1 李硕本等编著冲压工艺理论与新技术M.北京：机械工业出版社，2002.112 中国模具工业协会.模具行业“ 一五”规划J.模具工业，2005(7): 3-83 李大鑫，张秀锦.模具技术现状与发展趋势综述J.模具制造，2005 ( 2):1-44 李德群，肖祥芷.模具CAD/CAE/CAM勺发展概况及趋势J.模具工业，2005( 7)： 9-125 杜继涛，甘屹.支架精密多工位级进模设计J.模具工业，2005 (9): 15-17 姜奎华主编.冲压工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，1998.57 薛啓翔等编著.冲压模具设计制造难点与窍门M.北京：机械工业出版社，2003.78 模具实用技术丛书编委会编.冲模设计应用实例M.北京：机械工业出版社，1999.69 郑家贤遍著.冲压工艺与模具设计实用技术M.北京：机械工业出版社，2005.110 冲模设计手册编写组编著.冲模设计手册M.北京：机械工业出版社，1999.611 窦智.级进模设计中的要点及生产中的故障排除J.冲模技术，2005 (3)：27-2912 王孝培主编.冲压手册(修订本)M.北京：机械工业出版社，199013 丁鹏，王林红.多工位传递式级进模设计J.冲模技术，2005 (6) : 3-514 周岁华.汽车冲压材料的合理选择J.汽车工艺与材料，2005 (12)： 25-2815 刘占军，张凌云.弹力支座多工位级进模设计J.模具工业，2006 (3)： 42-4316 冯开平，左宗义主编.画法几何与机械制图M.广州：华南理工大学出版，2001.917 谢建.侧刃在级进模中的合理使用J.模具工业，2005 ( 7 )： 31-3418 田福祥.引出脚弯曲挤扁切断自动送料级进模设计J.冲模技术，2005 ( 5 )：17-1919 田福祥.自动送料压扁切断弯曲级进模J.模具工业，2005 (2) : 27-29附录:In毕业设计（论文）进程检查评议表院（系）专业班级姓 名学号指导教师指导教师 职称课题名称支架的冲压模具设计开题 阶段 指导 检查课题来源工程设计 科研匸生产工艺 其他资 料 情 况1、开题报告E有 否2、是否与专业相关E是否3、设计任务书E有 否4、是否有大纲E有否5、设计方案是否合理、可行P合理不合理耳可行不可行开题阶段的质量评价（学生开题阶段已完成的工作的质量情况）30%小计：设计 阶段 指导 检查工作态度（学生对毕业论文的认真程度、纪律及出勤情况）：认真较认真一般不认真1、是否建立模型、拟定实验方案2、是否经过理论论证3、概念表述是否清楚、条理是否清晰4、是否有实验数据、数据是否真实可靠、图纸是否按照国家标准5、是否与设计任务书相符合6、结论（成果）是否正确，对实际应用或学术研究是否有现实意义设计阶段的质量评价（学生开题阶段已完成的工作的质量情况）30%小计：结题 阶段 指导 检查工作进度（学生对分配工作完成的进度情况）提前完成按计划完成|拖后完成没有完成1、独立完成全部工作情况2、论文篇幅（字数）是否满足要求3、论文结构是否规范、层次是否分明4、是否有实物作品、演示情况5、逻辑、条理清