焊片模具设计

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 模具是用来成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。按所成型的材料的不同，模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为： 铸造 模具（有色金属 压铸 ，钢铁铸造）、和 锻造 模具等；非金属模具也分为： 塑料模具 和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同，模具可分为：砂型模具，金属模具，真空模具，石蜡模具等等。其中，随着高分子塑料的快速发展，塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为： 注塑成型 模具， 挤塑成型 模具，气辅成型模具等等 。 冲压模具，是在冷 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，是在室温下，利用安装在 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，从而获得所需零件的一种压力加工方法。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。 本毕业设计是设 计焊片的冲压模具，涉及毛坯的翻孔、冲孔、切口、弯曲、落料的级进模。模具工作过程是采用单侧刃粗定位 , 当冲床滑块下行带动上模座使模具闭合 , 条料被侧刃凸模和冲孔凸模冲出局部外形以及导正销孔、零件内形孔 , 导正销起精定位作用 ;翻孔凸模的结构适合小尺寸翻孔，由锥行凸模对毛坯板料进行刺孔翻孔一次成型；冲孔凸模冲出零件的两个耳孔 ; 切口模用于切出工件两个耳片的外形，以便 此后的弯曲工序正常的工作 ; 弯曲凸模 置于整体凹模中，弯曲凹模置于整体凸模固定板上 ;最后工序为落料，由 落料 凸模最终分离出成品零件。弹力支座级进模采用弹 压 卸料板保证每工步卸料及细长凸模的保护。 文虹苏 ：弹力支座模具设计 2 1 概述 具历史及发展现状 随着我国模具工业的迅猛发展，模具零件的标准化、专业化和商品化工作，已具有较高的水平，取得了长足的进步。中国模具标准化工作是从 “ 全国模具标准化技术委员会 ”1983 年成立以后开始的。目前中国已有约 2 万家模具生产单位，模具生产有了很大发展，组织专家对模具标准进行制定、修订和审查，共发布了 90 多项标准，其中冲模标准22 项、塑料模标准 20 余项。这些标准的发布、实施，推动了模具行业的技术进步和发展，产生了很大的社会效益和经济效益。模 标准件的研究、开发和生产正在全面深入展开，无论是产品类型、品种、规格，还是产品的技术性能和质量水平都有明显的提高。 近年来，随着我国国民经济的快速发展，模具市场的总趋势是平稳向上的。汽车、摩托车行业是模具的最大市场。因此，模具标准件的应用必将日益广泛。在今后的市场经济中模具标准件必将成为一种十分活跃而又高速发展的产品。从长远发展的角度看，我国模具工业必将伴随着知识经济时代的来临而发生深刻的变革，模具结构的典型化、零部件的标准化、标准化的专业化生产和商品化供应，也是今后发展的必然趋势。因而深信模具标准件行业的 发展前景是非常乐观而美好的。 但是，必须清醒地看到，目前我国模具的标准化程度和应用水平还比较低，乐观地估计不足 30%，与国外工业发达国家 (70相比，尚有较大的差距。每年尚需从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的 3国产模具标准件在技术标准、科技开发、产品质量等方面，还存在不少问题。诸如，产品标准混乱，功能元件少且技术含量低，适用性差；技改力度小、设备陈旧、工艺落后、专业化水平低、产品质量不稳定；专业人才缺乏，管理跟不上、生产效率低、交货周期长；生产销售网点分布不均，经营品种 规格少，供应不足；某些单位为了争夺市场，不讲质量，以次充好，伪劣商品充斥市场。还有不计成本、盲目降价、扰乱市场的现象，是需要认真研究，丞待解决的。可见从长远发展的角度看，模具标准化及模具标准件方面之艰巨任务和美好前景。正如中国模具工业协会标准件委员会提出的模具标准化工作的指导思想：标准化是基础，专业化是方向，商品化是关键。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 件分析 如图所示的制件为大批量生产，材料为黄铜带 料厚度为 图 1件图 件工艺性分析 （ 1） 材料分析 材料名称 :通黄铜 有极为良好的塑性 (是黄铜中最佳者 )和较高的强度 ,可切削加工性能好，易焊接，对一般腐蚀非常安定 ,但易产生腐蚀开裂。为普通黄铜中应用最为广泛的一个品种。 抗拉强度 b( 392伸长率 10 ( )： 13 硬度 ： 105 175服强度： 245性模量： 113构分析 ： 零件结构简单对称，无尖角，对冲裁加工较为有利。零 件两端有异形孔，孔的最小尺文虹苏 ：弹力支座模具设计 4 寸为 1足冲裁最小孔径 t 的要求。另外，经计算异形孔距零件外形之间的最小孔边距为 足冲裁件最小孔边距 t 的要求。所以，该零件的结构满足冲裁的要求。 零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。 而零件弯曲半径 r ，故不会弯裂。另外零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。 在进行直角弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的弯矩，将无法保证弯曲件的直边平直。所以必须使弯曲件的直边高度 H2t，最好 H3t件的直边高度达到了 型孔距离也满足要求。 （ 2） 精度分析： 零件上有 4 个尺寸标注了公差要求，由公差表查得其公差要求都属 以普通冲压可以达到零件的精度要求。对于未注公差尺寸按 度等级查补。 2 冲裁工艺方案的确定 压工艺方案的确定 冲压工艺性是指冲裁件在形状结构上对冲压的适应性在满足冲裁件使用的前提下，应对结构工艺性不好的冲裁件提出修改意见。 （ 1） 冲裁件的形状 应力要求简单、对称，有利于材料的合理利用。 （ 2） 冲裁件内 形 及外形的转角 处要尽量避免尖角，用圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理开裂，减少冲裁时尖角处的崩刃和过快磨损。 （ 3）为避免制件变形和保证模具强度，孔间距和孔边距不能过小。 （ 4）尽量避免冲裁件上过窄凸出悬臂和凹槽，否则会降低模具寿命和冲裁件质量。 （ 5） 在弯曲或拉深件 上冲孔是，孔边与直壁之间应保持一定距离，以免凸模受水平推力而折断。 （ 6）冲孔时，孔的尺寸不应太小，否则凸模易折断。 由零件图和冲压工艺性分析可知，该零件的基本工序为落料、拉深 翻孔、冲孔、辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 切边、弯曲六道工序。可采用以下两种方案： 方案一：落料、拉深、切边、冲孔、翻孔、弯曲六道工序分别采用单工序模生产。 方案二：落料冲孔复合模，拉深 翻孔采用复合模生产，然后切边、弯曲分别采用单工序模生产。 方案三： 翻孔 切口 落料 级进模生产。 方案比较： 方案一：需要多个模具进行加工，生产率较低， 加工成本高。不适合多工序工件生产。且工件小，加工繁琐。 方案二：方案二采用复合模具，冲压件的形位精度和尺寸精度易保证，且生产效率高。尽管模具结构较方案一复杂，但由于零件的几何形状较简单，模具制造并不困难。但由于经计算先落料 冲孔 保证冲压件质量，不予才去。 方案三：只采用一套模具，生产效率也很高，但与方案二比生产的零件精度稍差（该工件要求精度不高）。 综合比较上述的三种方案，方案三为本零件的最佳加工方案。 具整体结构的确定 工艺分析之后，要确定零件的冲压工艺方案，就要选 择冲裁模具的类型及总体结构形式。因此，首先要了解冲裁模具的结构组成与功能。 （ 1） 冲裁模的分类 按工序性质分：落料模、冲孔模、切断模、切边模等。 按工序组合程度分：单工序模、级进模、复合模等。 按导向方式分：开式模、导板模、导柱模等。 按专业化程度分：通用模、专用模、自动模、组合模、简易模等。 （ 2） 冲裁模的组成 任何一副冲裁模都是由上模和下模两部分组成。上模一般通过模柄固定在压力机的滑块上，并随滑块作上、下往复运动；下模同坐下模座固定在压力机的工作台或垫板上。 由冲压件工艺性分析可知，采用级进冲压，所以模 具类型为级进模。 采用对角导柱模架，这种模架的导柱在模具对角位置，冲压时可防止由于偏心力矩而文虹苏 ：弹力支座模具设计 6 引起的模具歪斜。导柱导向可以提高模具寿命和工作质量，方便安装调整。 该冲件采用的坯料是条料，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 采用侧刃粗定距 ；用导正销精定位保证内外形相对位置精度。 件方式的选择 因为该工件料厚 寸较小，所以卸料力也较小，拟选择弹性卸料、上出件方式。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 3 各工序尺寸和力的 设计 与计算 样设计与计算 在批量生产中，材料费用约占冲压零件成本的 60%以上，因此材料的经济利用具有重要意义。合理的排样可以提高材料的利用率，降低零件成本。衡量排样经济利用具有重要意义。合理的排样可以提高材料的利用率，降低零件成本。衡量排样经济性的指标是材料利用率。一个 步 距内的材料利用率可用下式计算： 0= 1 0 0 % 1 0 0 % B ( 式中： 材料利用率； F 一个步距 内冲裁件的实际面积 , 2 一个步距内所用材料面积，包括冲裁件面积与废料面积 , 2 A 步距（相邻两个制件对应点之间的距离） , B 条料宽度， 排样原则： 提高材料利用率 排样方法应使工人操作方便、安全，减轻工人的劳动强度 。 使模具结构简单，寿命高。 保证制件质量。对于弯曲件的落料，在排样时还应考虑板料的纤维方向。 根据材料利用程度，排样方法分为有废料、少废料、无废料 3 种。 根据制件在条料上的布置形式，分为直排、斜排、对排、混合排、多排等形式。 (1) 有废料排样法 有废料排样留有搭边，所以制件质量和模具寿命较高，但材料利用率降低。有废料排样法常用语制件形状复杂，尺寸精度要求较高的零件。 (2) 少废料排样法 少废料排样的材料利用率有所提高。少废料排样法常用于某些 尺寸要求不太高的零件。 文虹苏 ：弹力支座模具设计 8 (3) 无废料排样法 无废料排样就是无工艺搭边的排样，制件有切断供需获得。这种排样方法，材料利用率最高，用于尺寸要求不高的零件，它对制件形状结构要求严格。 采用少、无废料排样时，材料利用率高，模具结构简单，降低了冲裁力。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响，冲裁件公差等级较低。同时，因模具单边受力，会加剧模具的磨损 ，降低模具寿命。 分析工件的结构性质，选择有废料直排形式。 零件 展开图 如图所示 图 3 件展开图 查 冲压工艺与模具设计 表 2边值取 a = 1 . 2 1 . 8 = 2 . 1 6 m m 1a = 1 . 5 1 . 2 = 1 . 8 m m a 0 . 7 5 a = 0 . 7 5 2 . 1 6 = 1 . 6 2 m m 由经验算法求弯曲件的展开尺寸 12= l + l + r + x （ ） （ 式中： 坯料展开总长度， （ ； 中性层曲率半径， ( 弯曲中心角， ( )； X 中性层位移系数，见冲压工艺与模具设计表 3 算得 ：1 = 1 2 4 0 . 5 1 6 . 5l m m 2 0 . 2 5 1 1 . 7 5 3l m m 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 906 . 5 3 ( 1 0 . 3 8 0 . 5 )180 m a x 2 2 2 . 7 4zl l m m 即为工件展开尺寸 条料宽度 2 2 . 7 4 2 . 1 6 1 . 6 2 1 . 8 2 8 . 3 2B m m 步距 5 1 . 8 6 . 8A m m 计算求得冲裁件面积 28 0 F 材料利用率：一个步距的材料利用率 1 0 0 % 4 2 % 排样图如图所示： 图 3样图 算冲压力 冲压力是选择冲压设备的重要依据，也是设计模具所必须的数据。在冲压过程中，冲压力是冲裁力、卸料力、推件力和顶件力的总称 。 该模具采用级进模，拟选择弹性 卸料，上出件结构 。 冲压力： 冲裁力 的计算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模切入材料的深度而变化的。 冲裁力 求得冲裁件周长 L 为 6 . 8 1 . 8 2 ( 2 2 1 ) 8 0 2 1 . 5 4 1 2 4 . 5 2L m m 文虹苏 ：弹力支座模具设计 10 1 2 4 . 5 2 0 . 5 3 0 0 1 8 6 7 8 t N 冲 ( 式中： L 冲裁周边总长， t 材料厚度， b 材料抗拉强度， 图 3裁力周长计算 卸料力 板料经冲裁后，从凸模上刮下材料所需的力，称为卸料力。 0 . 0 6 1 8 6 7 8 1 1 2 0 . 6 8F K F N 卸 卸 冲 （ 式中： 卸料力系数 查冲压工艺与模具设计 表 2 =推， 顶 推件力 板料从凹模内向下推出制件或废料所需的力，称为推件力。 3 0 . 0 9 1 8 6 7 8 3 3 6 2 . 0 4F n K F N 推 推 冲 （ 式中： 推件力系数 n 积聚在凹模内的制件或废料数量（ /n h t ）； h 为直壁刃口部分的高， t 为材料的厚度， 顶件力 板料从凹模内向上顶出制件所需的力，称为顶件力。 = = 0 . 0 9 1 8 6 7 8 = 1 6 8 1 . 0 2F K F N顶 顶 冲 （ 式中： 顶件力系数 弯曲力， U 型件弯曲力的经验公式 20 . 7= = 2 6 5 . 4 自（ 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 式中： 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力， N； B 弯曲件的宽度， r 弯曲件的内弯曲半径， t 弯曲件的材料厚度， b 材料的抗拉强度， K 安全系数，一般取 K= 翻孔力， = 1 . 1 ( D - d ) 翻（ 式中：s 材料屈服强度， t 材料厚度， 1 . 1 0 . 5 1 0 0 3 . 3 5 7 0 . 2 翻 冲压工艺总力： + + + + +F F F F F F F翻 顶冲 卸 推 弯= 1 8 6 7 8 + 1 1 2 0 . 6 8 + 3 3 6 2 . 0 4 + 1 6 8 1 . 0 2 + 1 5 9 . 2 5 + 5 7 0 . 2 = 2 5 5 7 1 . 2 N 为保证冲裁力足够，一般冲裁、弯曲时压力机的吨位应比计算得冲压力大 30%左右，拉深时压力机的吨位应比计算出的拉深力大 60%100%。 故 1 . 3 3 3 2 4 2 . 5 6 根据计算结果，拟 选用标称压力为 160压力机 。 算模具压力中心 计算压力中心时，先运用 出凸模刃口图，如图所示。在图中将 标系建立在图示的对称中心线上，将冲裁轮廓线按几何图形分解成 17，共 7 组图形，图中尺寸直接标注得到用解析法切得该模具的压力中心 O 点的坐标（ （模具压力中心相关计算详见表） 文虹苏 ：弹力支座模具设计 12 图 3力中心计算 表 3力中心数据表 本图形长度 L/基本要素压力中心 x y 1=0 0 2 7L 3 4 34 0 5 6 3 7 7 1 3 . 6 8 2 . 1 6 2 7 . 2 1 4 . 2 8 3 4 7 . 8 5 4 0 . 8 6 . 8 3 9 . 9 1 . 8 4 3 . 3 1 7 . 5 31 3 . 6 2 7 . 2 3 4 4 0 . 8 3 9 . 9 4 3 . 3x 0 1 9 . 2 5 0 7 0 8 2 . 1 6 0 1 4 . 2 8 0 7 . 8 5 0 6 . 8 1 3 1 . 8 1 3 . 9 0 . 8 21 9 . 2 5 7 8 2 . 1 6 1 4 . 2 8 7 . 8 5 6 . 8 1 . 8y 算凸凹模 工作 部分尺寸 并确定其制造公差 采用分开加工法计算凸凹模刃口尺寸及公差。适宜采用线切割机床加工凸模、凹模、辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 13 凸模固定板及卸料板。 查表 2压模具出事双面间隙推荐值，。工作零件刃口尺寸计算 如下 冲孔 尺寸 3寸转换为 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 3 0 . 5 0 . 2 5 ) 3 . 1 2 5d x 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 0( ) ( 3 . 1 2 5 0 . 0 2 5 ) 3 . 1 5d Z 尺寸 1寸转换为 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 1 0 . 5 0 . 2 5 ) 1 . 1 2 5d x 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 0( ) ( 1 . 1 2 5 0 . 0 2 5 ) 1 . 1 5d Z 切口 尺寸 寸转换为 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 3 . 5 0 . 5 0 . 3 ) 3 . 3 5 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 3 . 3 5 0 . 0 2 5 ) 3 . 3 2 5 Z 尺寸 寸转换为 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 2 2 . 7 4 0 . 5 0 . 5 2 ) 2 2 . 4 8 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 2 2 . 4 8 0 . 0 2 5 ) 2 2 . 4 5 5 Z 尺寸 寸转换为 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 2 3 . 7 4 0 . 5 0 . 5 2 ) 2 4d x 0 . 0 2 0 . 0 2m i n 0 0 0( ) ( 2 4 0 . 0 2 5 ) 2 4 . 0 2 5d Z 尺寸 9寸转换为 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 9 0 . 5 0 . 3 6 ) 8 . 8 2 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 8 . 8 2 0 . 0 2 5 ) 8 . 7 9 5 Z 落料 文虹苏 ：弹力支座模具设计 14 尺寸 5寸转换为 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 5 0 . 5 0 . 3 ) 4 . 8 5 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 4 . 8 5 0 . 0 2 5 ) 4 . 8 2 5 Z 尺寸 寸转换为 . 0 2 0 . 0 2m a x 0 0 0( ) ( 3 . 5 0 . 5 0 . 3 ) 3 . 3 5 x 0 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 3 . 3 5 0 . 0 2 5 ) 3 . 3 2 5 Z 尺寸 6寸转换为 0 0m i n 0 . 0 2 0 . 0 2( ) ( 5 . 8 5 0 . 0 2 5 ) 5 . 8 2 5 Z 校核m a x m i Z ，即 0 0 0 5 0 5 ，不满足间隙公差条件，只有缩小，提高制造精度，才能保证间隙在合理范围内，此时可取 m a x m i nm a x m i 4 ( ) 0 . 4 0 . 0 1 0 . 0 0 40 . 6 ( ) 0 . 6 0 . 0 1 0 . 0 0 6 m m m 弯曲 参考教材 145 页，由于弯曲件的相对半径 / 1 / 0 . 5 2 5 8 ，且不小于表 3则凸模的圆角半径取弯曲件的圆角半径 1r 。 在生产中，凹模圆角半径 常根据材料厚度选取，工件材料厚度 mm ，(3 6)，取 42dr t 查教材表 30 3h 凹模间隙：弯曲 U 形件时，应当合理确定凸、凹模间隙值。间隙过小会使弯曲件直边料厚减薄或出现划痕，同时还会降低凹模寿命，增大弯曲力；间隙过大，则回弹增大，从而降低了弯曲件的精度。在生产中， U 形件的弯曲模的凸、凹模单边间 隙一般按公式（有色金属）确定：m i n 0 . 5 0 . 0 5 0 . 5 0 . 5 2 5Z t c t m m 。 U 形件弯曲凸凹模横向尺寸及公差：弯曲件为双向对称偏差 凸模尺寸： 0 0 00 . 0 1 8 0 . 0 1 8( 0 . 5 ) ( 8 0 . 5 0 . 9 ) 8 . 4 5 m m 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 15 凹模尺寸： 0 . 0 3 0 . 0 30 0 0( 2 ) ( 8 . 4 5 2 0 . 5 2 5 ) 9 . 5 Z m m 翻孔 根据 12 ( ) 0 . 4 3 0 . 7 2H D d r t 求120l i m 0 . 4 3 0 . 7 2 2 . 2 9 r t m m 2 2 2 2 23 . 5 2 . 5 3 . 52 2 2 2 ( ) ( ) 0 . 7 9 3 . 7 2 ( ) ( ) 3xV m m ,求得 3.x 设加工 的凸、凹模尺寸分别采用 则凸模尺寸为 ，凹模尺寸为 整理出冲孔、切口、落料各凸凹模刃口尺寸如下表 表 3作零件刃口尺寸数据 of 冲孔 3模： 凹模： 1模： 凹模： 切口 模： 凹模： 模： 凹模： 模 ： 凹模： 9模： 凹模： 落料 5模： 凹模： 模： 凹模： 6模： 弯曲 凸模尺寸： 0 0 88 pL m m 凹模尺寸： 0 09 m m 翻孔 凸模尺寸为 0 凹模尺寸为 文虹苏 ：弹力支座模具设计 16 图 3孔凸模 翻孔凸模 弯曲凹模 图 3别是落料凸模、切口凸模 of 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 17 图 3别是弯曲凸模、切口凹模 料弹簧的设计 选用弹簧个数为 4 个，则每个弹簧的预压力为 / 1 1 2 0 . 6 8 / 4 2 8 0 . 1 7 n m m 卸 粗选弹簧规格，按 2 2 2 8 0 . 1 7 5 6 0 . 3 4 查标准 选弹簧规格为20 3 . 5 1 8 5 0d D h m m m m m m 5 5 7 , 1 6 . 2 h m m 计算所选弹簧预压量 校核所选弹簧是否合格，卸料板工作行程 0 . 5 1 1 . 5xh m m 取凹模刃口磨量 4mh 则弹簧工作时的总压缩量为 9 1 . 5 4 1 4 . 5y x mh h h h m m 因为因此所选弹簧合格 所选弹簧的主要参数为 文虹苏 ：弹力支座模具设计 18 表 3簧主要参数 2 18D 557 0 50h 537L 弹簧的标记为： 8 50 弹簧的安装高度为：0 5 0 9 4 1h h m m 。 作零件的结构设计 凹模 0 . 3 4 7 . 6 1 4 . 2 8 ( 1 5 ) , 2 0 m m(1 . 5 2 ) 2 2 . 5 3 0 , 2 6 m 2 c = 4 7 . 6 + 2 2 6 = 9 9 . 6 m b + 2 c = 2 8 . 3 2 + 2 2 6 8 0 . 3 2 m mb m m m 厚 H=K 取凹 模 壁 厚 取凹 模 长 度 宽 度 取标准后凹模尺寸，长 宽 高 =140 80 20 导料板 查表 2取导料板厚度 H （插值法） 卸料板 该模具选用 T 型卸料板，凸台高度 4 . 5 0 . 5 0 . 3 0 . 5 4 . 1 5h H t k m m 卸料板厚度 =12h 垫板厚度 4板 140804 凸模固定板： 14080118 各凸模 长度： 结合工件外形并考虑加工，采用线切割机床加工，凸模总长 L 可参考公式12L h h t h （弹压卸料装置） （ 式中： L 凸模长度， 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 19 1h 凸模固定板厚度， 2h 卸料板厚度， t 材料厚度， h 附加长度， 括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度 模固定板与卸料板之间的安全距离等。 并考虑橡胶安装高度进行计算： 冲孔凸模 1 8 1 2 0 . 5 4 1 2 7 3 . 5L m m 孔切口凸模 = 1 8 + 1 2 + 0 . 5 + 4 1 + 8 . 7 = 8 0 . 2L m t m m ， 1pr r 位零件的设计 导料板的设计 导料板的内侧与条料接触，外侧与凹模平齐，导料板与条料之间的间隙取 表 2这样就可确定导料板的宽度；导料板的厚度按表 2择。导料板材料为 45钢， 热处理硬度为 4045螺钉和销钉固定在凹模上。 文虹苏 ：弹力支座模具设计 20 图 3料板 正销的设计 ： 用工件上直径 翻孔作为导正孔，导正销结构如图所示，导正应在卸料板压紧板料之前完成，考虑料厚 装配后卸料板下平面超出凹模断面 7以导正销高出凹模端面直线部分长度为 图 3正销 宁工程技术大学毕业设计（论文） 21 料零件的设计 （ 1）卸料板的设计 卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，选用 T 形卸料板，凸台高度 4 . 5 0 . 5 0 . 3 0 . 5 4 . 1 5h H t k m m （ 式中 H 导尺厚度（ t 材料厚度（ K 系数，薄料取 料（ t1 厚度查实用模具设计与制造手册 89 页表 2料板厚度得 12料板采用45 钢制造，淬火硬度为 4045用线切割机床加工。 图 3料板 2）卸料螺钉的选用 卸料板上设置 4 个卸料螺钉，公称直径为 8纹部分为 66M 。卸料螺钉尾部留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面 误差是可以在螺钉与卸料板制件安装垫片来调整。 卸料螺钉选用的计算过程： 12，使用垫板时 a =垫板厚度，求得 1 8d 查阅实用模具设计与制造手册 89 页表 2料螺钉孔的尺寸，选用型号 8d ， 2 ， 12D ， 1 6h 。 文虹苏 ：弹力支座模具设计 22 图 3料螺钉 架及其他零部件设计 以凹模周界尺寸为依据，选择模架规格。（查模具设计与制造简明手册 231 页 ） 得到上模座厚度 30模座厚度 35合高度 140170 该模具闭合高度： 2H H H L H H h 闭 垫上 模 下 模 （ =30+4+0+ 62中： L 凹模长度， H 凹模厚度， 2h 凸模冲裁后进入凹模的深度。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 23 4 选择压力机型号 选择开式可倾双柱压力机 满足使用要求，其参数如下表所示 表 5力机参数 称力（ 160 公称力行程（ 2 滑块行程（ 70 行程次数（ 125 最大装模高度（ 170 装模高度调节量（ 40 滑块中心至机身距离（ 170 工作台尺寸 ，前后 左右（ 320 480 工作台孔尺寸， 直径 前后 左右（ 2 1 0 1 6 0 2 4 0 工作台板厚度（ 60 滑块底面尺寸，前后 左右（ 180 200 模柄孔尺寸，直径 深度（ 40 60 机身最大可倾角度（） 35 立柱间的间距（ 220 电动机 型号 率 形尺寸，长 宽 高（ 1150 900 1910 文虹苏 ：弹力支座模具设计 24 5 模具经济性分析 模具的经济性涉及到成本的高低供应是否充分，加工过程是否复杂、成品率的高低以及同一产品中使用金属或钢材型号的多少等。在我国当前情况下，考虑以铁代钢和以铸代锻还是符合经济性要求的，故选择一般碳钢和铸铁能满足要求的，就不要选用合金钢。对一些只要求表面性能高的零件，可选用廉价钢种，然后进行表面强化处理来达到。另外，在考虑材料经济性时，切记不宜单纯以单价来比较材料的好坏，而应以综合效益来评价材料的经济性高低。 冷冲压的优点很多，冷冲压也称板料冲压，是塑 性加工的一种基本方法。冷冲压有许多优点，技术上 造出的零件重量轻、刚度好、精度高。由于在冲压过程中材料的表面不受破坏，使得制件的表面质量较好，外观光滑美观。并且经过塑性变形后，金属内部的组织得到改善，机械强度有所提高。 次工序即可完成由其他加工方法所不能或难以制造完成的较复杂形状零件的加工。 能保证零件尺寸的均一性和互换性。不需进一步的机械加工即可满足一般的装配和使用要求。 同样，在经济上更有其它加工方式不能比拟的优势 ： 大量节约金属材料，可以实现少切屑和无切屑的加工方法。材料利用率一般可达 75%因而制件成本相应的比较低。 压时可不需加热，也不像切削加工那样将金属切成碎屑而需要消耗很大的能量。 一分钟一台冲压设备可以生产零件从几件到几十件。目前的高速冲床生产率则没分钟高达数百件甚至一千件以上。 此套模具材料多采用碳钢和铸铁，碳钢和碳钢为工业广泛应用材料，性能优秀且成本不高，因此此套模具有很好的经济性。 适用于大批量生产，效率高，可满足工艺性。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 25 6 结论 本文设计了一套包含翻孔、冲孔、切口、弯曲、落料工序的级进模，经过查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，采用翻孔、冲孔、切口、弯曲、落料工序，通过冲裁力等计算，确定压力机的型号。再分析对冲压件加工的模具适用类型选择所需设计的模具。得出将设计的模具类型后将模具的各工作零部件设计过程表达出来。 工作过程 ： 图 4配图 2、 15、 22345； 678910111213、 20、 27416171819202324 25 卸料螺钉； 26如图所示为本设计装配图，条料采用矩形侧刃粗定位，条料自右向左送入模具。该模文虹苏 ：弹力支座模具设计 26 具工作过程为：在压力机的作用下上模下行，条料经过级进模内 5 个工序分别完成翻孔、冲孔、切口、弯曲、落料。在第 2 道工序冲孔同时采用导正销导正。每道工序完成时进行下一道工序前，开 模同时，弹顶装置顶杆将凹模中条料顶出。最后一道落料工序直接将工件从条料切断。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 27 致 谢 首先感谢母校，是她给我一个难得的学习机会，让我在即将毕业之际学到了很多知识，经过这几个月的紧张的毕业设计，使我在理论和动手能力上都有了进一步的提高。 我的毕业设计主要在马修泉老师指导下 ,让我对所学的知识进行系统性的复习 ,并根据设计要求查阅有关资料。在设计过程中受到马老师无微不至的关心与耐心指导，使我的毕业设计得以顺利的进展。在马老师帮助下我解决了很多以前解决不了的问题 ,在此我 向您表示衷心的感谢！同时也要感谢各位老师和同学，是你们让我的学习和生活充满乐趣，感谢你们！谢谢 ! 作为一名即将完成学业，离开学校生活的我，我要感谢母校，是她给我创造了一个学习的机会，创造了美好的学习生活环境，让我在这里学到了很多知识；感谢各位老师，是他们传授给我的知识；感谢各位同学和朋友，是他们让我的学习和生活充满乐趣，感谢你们！ 经过这次设计，提高了我很多的能力，比如实验水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。在这期间凝结了很多人的心血，在此表示衷心的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设 计。 在设计期间 马 老师帮助我收集文献资料 ，理清 设计思路，指导实验方法，提出有效的改进方案。导师渊博的知识、严谨的 教 风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神使我受益终生。 由于本人的基础知识和设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，让我避免在未来的学习、工作中犯同样的错误，本人将万分感谢。 文虹苏 ：弹力支座模具设计 28 参考文献 1 张华 . 冲压工艺与模具设计 M 清华 大学 出版社 ,2 王树勋 . 模具实用技术设计综合手册 M 华南理 工大 学出版 社 ,3 许发樾 . 实用模具设计与制造 M 机 械工 业 出版 社 ， 4 中国模具设计大典 M技 术出版 社 ,2003 5 杨占尧 .机械图学 M：东 北大 学出版 社 ， 6 韩正铜 . 机械精度设计与检测 M 中国矿业大学 出版社 ,7 黄义俊 . 模具专业英语 M清华大学出版社， 8 邱永成 . 多工位级进模设计 M . 北京 :国防工业出版社 ,1987. 9 田嘉生 . 冲模设计基础 M . 北京 :航空工业出版社 ,1994. 10 许树勤，王文平 M版 北京大学出版社 ,2005. 11 王孝培 . 冲压手册 K . 北京 :机械工业出版社 ,1998. 12o,1955 13 978. 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 29 附录 A 冲压中多工件的最佳排样 摘要 ： 在冲压生产中，生产成本受材料利用率影响最大 ，材料支出占整个生产成本的75%。本文将介绍一种新的计算方法用于实现双工件在冲压排样设计中的最佳规划方法，以便提高材料利用率。这种计算方法可以预示在带料中结构废料的位置及形状，以及工艺废料的位置和最佳宽度。例如将两个相同的工件中的其中一个旋转 180, 或是将两个不同的工件嵌套在一起。这种计算方法适合与冲模设计 统结合使用。 关键字： 冲压，模具设计，最佳化，材料利用率，明可夫斯基和，设计工具 绪论 在冲压生产中，能够快速生产不同复杂程度的薄片金属零件，特别是在大产量的情况下，能够高强度生产。生产过程效 率高，其中材料成本占据整个冲压生产成本的 75% 1。但材料不能被完全利用到零件上，因为零件不规则的外形必须被包含在带料内。冲压生产的排样设计直接决定废料的大小。很明显，使用最理想的排样设计对于提高公司的竞争力是至关重要的。 前期工作 曾经 , 带料排样设计问题需要通过手工来解决。例如 , 通过纸板模拟冲裁来获取一个好的排样方法。通过计算机介绍的设计过程所得出的步骤。也许首先要做出适合工件的矩形，然后将矩形顺序排放在带料上 2。这种方法适合不相互重叠的矩形 3、拉深多边形4, 5、已知相互关联的外形 6。这种原理的方法具有一定局限性，尽管如此，在这种具有局限性下的设计中所产生较多的工艺废料不能被避免，这些额外损失的材料导致了设计方案无法达到最佳化。 增量旋转法是一种流行的排样设计方法 616。具体实现方法为，将零件旋转一定的角度，例如 2 ， 7，在设计中决定零件倾斜程度和带料宽度以及合适的材料利用率。在不断重复这些步骤以后工件旋转量达到 180 (由于对称 )，然后从中选出最佳排样方法。这种方法的缺点是，在一般情况下，最佳材料定位将降低旋转增量同时不能被找到。尽管差别很小，但在大批量生产中 每个零件所浪费的材料会累计进而导致较多材料损失。 梅塔 括模拟退火 11, 12和初步设计 13。当解决较复杂设计问题时 (也就是在 2D 平面上将较多不同零件嵌套在一起 )，它不能保证最佳排样方法，但是可以根据获得的计算结果进而总结为一个较好的解决方法。 文虹苏 ：弹力支座模具设计 30 开发出一种在设计过程 15中确定单一零件在带料上的布局以及带料的宽度的确定14的精确的最佳的计算方法。这些计算方法基于建筑几何学中一个外形从另外一个上 发展 出来。相似的理论在这个学科中基于一个名叫 无适合多边形 ， 障碍空间 和 明可夫斯基和 创建。从根本上来讲， 它仅是一种解决位置关系的方法，这样的外形有缺陷，但不会重叠。通过这种方法的应用 (本文中，特殊的译文是指明可夫斯基和 )， 能够创建一种全球化的最佳的具有高效率的排样布局的计算方法。 对于排样设计中零件间布局的特殊问题则根据问题报告采用增加旋转计算方法 7, 16和模拟退火 11， 但是迄今为止并没有能够被实际应用的精确的计算方法。在下文中，将简要介绍明可夫斯基和，以及它在带料排样设计中的应用，和它在成对零件间嵌套问题的延伸的描述。 明可夫斯基和 零件的外形被近似嵌套在每个多边形的 n 个顶点上，在 向上有限连续。随着顶点数量的增加零件边上的弯曲刃口能够近似的得到任意想要达到的精确度。例如两个多边形， A 和 B， 明可夫斯基和详细说明了 A 和 B 上每一个顶点的总和。 (1) 表面上看 , 令人联想到这种方法中的零件 A 成长于 零件 B，或是变化后的零件 B (也就是零件 B 旋转 180) ，零件 A 周围和接着零件 B 周围参考点所连接而成的轨迹。例如，图 1 所示零件 A。如果基于其中一个参考顶点 (0， 0)，将旋转 180 后的零件 A (也就是 A)围绕着零件 A， A 上的参考点以粗线描述出图 2 中所示轮廓。 这个轮廓即是麦克马斯特和 。麦克马斯特和计算所用的方法能够被创建在计算出的几何图形中如17， 18。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 31 （图 1） 示例零件 A 被嵌套 （图 2） 示例零件（虚线）在麦克马斯特和 (粗线 )中。 这个方法的意义在于