张紧轮支架模具设计毕业论文.doc

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1、摘 要模具是工业生产中重要的工艺装备，是国民经济各部门发展的重要基础之一。本设计为张紧轮支架（见附图）冲模设计，由零件图的结构、零件材料及板厚等多方面因素决定了设计方案。此零件需要四道冲压工序来完成。本设计完成的是四道工序的后两道冲孔模具设计。为了叙述清楚整个设计过程，在此说明书中简要说明了前两道工序落料冲孔复合模和弯曲模的设计过程，详细阐述了后两道冲孔工序的设计过程。由于后两道模具都为冲孔模，结构、工作方式、零件组成相近所以说明书中将两套模具放在一起进行说明。关键词：模具设计；冲孔模具；弯曲模具AbstractMould &Die is important technical equipme

2、nt in industrial production. It is also one of the most important developmental foundations for all departments of country economy. Design (see figure ) , trimming die design , determine the design plan by structure , part material and board factors in many aspects such as being thick , part of pict

3、ure for pieces of tight rounds of support originally. This part needs four processes of pressing to finish. That was originally designed and finished is that the last two of four processes wash hole mold design. For narrate whole design process clearly, brief illustration first two process blanking

4、wash the design process of complex mould and crooked mould of hole among manual this, have explained the last two design processes of washing the hole process in detail . Because the last two mould for wash hole mould, structure , working way , part make up close to explain two suits of moulds toget

5、her with manual.Keywords： Mould design 目 录第一章 绪论11.1模具对现代工业生产的影响及重要性11.2目前我国模具工业的现状21.2.1我国模具技术的现状21.2.2我国模具技术与国外的差距71.3我国模具技术的发展趋势8第二章 冷冲压模具112.1冲压件的工艺分析112.2 材料的力学性能122.3 确定工艺方案132.3.1毛坯尺寸的计算132.3.2 确定排样方式和计算材料利用率142.3.3 冲压工序性质和工序次数的选择162.3.4 工序组合及其方案比较162.4. 各工序模具结构形式的确定172.5. 冲孔模具设计182.5.1 压力中心的

6、确定182.5.2 凸、凹模刃口尺寸的确定192.5.3 计算冲压力和选择冲压设备212.5.4 模架的选择232.5.5 主要零部件的结构和设计23参考文献29致谢30附录：31成型工艺流程及条件介绍41Molding technique procedure and parameter introduction48第一章 绪论1.1模具对现代工业生产的影响及重要性模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具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。经国务院批准，从1997年到2000年，对80多家国有专业模具厂实行增值税返还70%的优惠政策，以扶

7、植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经取得了共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。目前全世界模具年产值约为600亿美元，日、美等工业发达国家的模具工业产值已超过机床工业，从1997年开始，我国模具工业产值也

8、超过了机床工业产值。1.2目前我国模具工业的现状1.2.1我国模具技术的现状我国具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产34、48大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采

9、用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸 模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。正由于模具行业的技术进步，模具水平得以提高 ，模具国产化取

10、得了可喜的成就。历年来进口模具不断增长的势头有所控制，模具出口稳步增长。1）冲模 大型冲模覆盖件模具为代表。我国已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂，已设计制造了富康轿车部分内覆盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外覆盖件模具。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法，手段上面已基本达到了国际水，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，与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。有代表性的是集

11、机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。2）塑料模 塑料模应用最广泛的一类模具。近年来，我国塑料模有长足的进步。在大型塑料模方面，已能生产34大屏幕彩电塑壳模具，6kg大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等的塑料模具。模具重要可达10-20吨。在精密塑料模具方面，能生产多型腔小模数齿轮模具和600腔塑封模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。在制造技术方面，首先是采用CAD/CAM技术，用计算机造型、编程并由数控机床加工已是主要手段，

12、CAE软件也得到应用。一般均采用内热式或外热式热流道装置。少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具，完全消除了制件的浇口痕迹。气体辅助注射技术已成功得到应用。在高效多色注射的应用和抽芯脱模机构的创新设计方面，也取得较大进展 。在精度方面，塑件的尺寸精度可达IT6-7级，分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度为Ra0.02-0.025m。塑料模寿命已达100万次，但模具制造周期仍比国外长2-4倍，总体水平与国外比尚有较大差距。3）压铸模 汽车和摩托车工业的快速发展，推动了压模生产的发展。汽车发动机缸罩、盖板、变速器壳体和摩托车发动机缸机、齿轮箱壳

13、体、制动器、轮毂等铝合金铸件模具以及自动扶梯级压铸模等，我国均已能生产。技术水平有所提高，使汽车、摩托车上配套的铝合金压铸模大部分实现了国产化。在模具设计时，注意解决热平衡问题，合理确定浇注系统和冷动系统，并根据制作要求，采用了液压轴芯和二次增压等结构。总体水平有了较大提高。压铸模制造精度可达0.02-0.05mm(国外为0.01-0.03mm)，型腔表面粗糙度为Ra0.4-0.2m(国外为Ra0.02-0.01m)，模具制造周期为中小型的3-4个月，中等复杂的4-8个月，大型的8-12个月，约为国外的1倍。模具寿命：铝合金铸件模具一般为4-8万次，个别可超过10万次，国外可达8-15万次以上

14、。模具价格：国内约为引进价格折1/4-1/3。4）模具CAD/CAM技术 模具CAD/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。在“八五”、“九五”期间，已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高。特别是以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统。这些系统和软件的引进，虽花费

15、了大量资金，但在我国模具行业中，实现了CAD/CAM的集成，以CAD绘制具图代替了手工结制，以CAM取代了自动编程，并能支用CAE技术对成型过程进行计算机模拟等，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。但在引进工作上也存在着不少问题，缺少规划，引进混乱，偏爱高档，消化不良，使用效率低下，二次开发不够，以及没有实现根据我国模具行业的实际情况，以微机级软件引进为主的方针等。虽然CAD/CAM技术在塑料模、汽车覆盖模、压铸模主要生产厂家得到了广泛应用，但在全行来还存在着较大空白，一些国有企业的模具生产部门因缺乏资金，许多作坊式的模具生产小厂缺乏必要的技术人才，至今仍然

16、采用着传统的手工绘图方式，数控加工的使用率很低。 近年来，我国自主开的CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统，华中理工大学开发的注塑模HSC3.0系统及CAE软件；上海交大模具CAD国家工程中心开发的冷冲模CAD系统等，这些软件具有适应国内模具和具体情况，在微机在应用，价格较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。5）快速经济制模技术快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有模具制造周期短、制造成本低、综合经济效益好等突出特点 ，已在我国得到越来越广泛的应用。 快速原型制造(RPM)技术是一种集CAD、CAM、NCN、激光及材料科学于

17、一体的新技术，是当前最先进的零件及模具的成形方法之一。近年来，在我国发展很快。 由快速成形机得到三维原型，通过陶瓷精铸、电弧喷涂、消失模、熔模等技术可快速制造出各种模具。现国内已有上海、青岛、顺德等地引进了近10台设备，开台生产应用。西安交大成立了推广应用站，开展了不少活动。我国已进入了国产化开发和重点推广应用阶段。 树脂冲压模具在国产轿车的试制中得到成功应用。一汽模具制造中心设计制造了12套树脂模具分别是行李箱、发动机罩、前后左右翼子板等大型复杂内外覆盖件的拉伸模具。其主要特点是模具型面以CAD/CAM加工的主模型为基准，采用端士汽巴精化的高强度树脂浇注成形，凸凹模间隙采用进口专用蜡片准确控

18、制，模具尺寸精度高，制造周期可缩短1/2-2/3，12套模具制造费用可节省1000万元左右。树脂冲开模具技术为我国轿车试制和小批量生产开辟了一条途径。属国内首创。可达90年代国际水平。 电弧喷涂脂抹粉成形模具技术。烟台机械工艺所开发了DPT-B型电弧喷涂制模设备，并制成了汽车方向盘、摩托车座垫等模具，取得较好效果。样模表面复印精度达0.5m，仿真效果好，已先后在吹塑模、汽车内饰件模、TPR模等方面应用。模具寿命为聚氨酯成形10万件，真空形成4万件，吹塑3万件，聚乙烯注射件3000。一般有样模时，3天内即可完成。 其他快速经济制模技术，如铍铜塑料成形模具技术，低熔点合金、锌合金制模技术，快速电铸

19、制模技术等，也得到不同程度的应用。6）模具标准件 模具标准件对缩短模具制造周期，提高质量、降低成本，能起很大作用。因此，越来越广泛地得到采用。模具标准年主要有冷冲模架、塑料模架、推杆和弹簧等。新型弹性元件氮气弹簧亦已在推广应用中。目前我国模具标准化程度一般在30%以下，和国外先进工业国家已达到70%-80%相比，仍有很大差距。7）模具材料与热处理 模具材料的质量、性能、品种和供货是否及时，对模具的质量和使用寿命以及经济效益有着直接的重大影响。大量使用的模具材料为模具钢，年消耗量在10万吨以上。近年来，国内一些模具钢生产企业已相继建成和引进了一些先进工艺设备，使国内模具钢品种规格不合理状况有所改

20、善，模具钢质量有较大程度的提高。如4Cr5NiMo模块淬透性、等向性偏低等。近年来，国内已较广泛的采用一些新钢种，如冷模具钢等H10、H13、H12、4Cr5MoVSi、45CCr2NiMoVSI：塑料模具钢P20、3Cr2Mo、PMS、SM SM 等，但总体使用量仍较少，如冷作模具钢Cr12、Cr12 MoV、 Cr WMn热作模具钢5 Cr NiMo、5 Cr MnMo、3 Cr2 W8V；塑料模具钢45#碳素结构钢等。供应渠道较前有所改善。但国产模具钢钢种不全，不成系列，多品种、精料化、制品化等方面尚待解决。另外，还需要研究适应玻璃、陶瓷、耐火砖和地砖等成形模具用材系列。模具热处理是关系

21、能否充分保证模具钢性能的关键环节。国内大部分企业在模具淬火时仍采用盐熔炉或电炉加热。由于模具热处理工艺执行不严，处理质量不高。而且不稳定，直接影响模具使用寿命和质量。近年来，真空热处理炉有了很大发展，正在推广使用。8）模具制造的相关技术模具制造的相关技术与工艺的发展，对模具水平的提高起到了重要作用。模具抛光技术引起重视，机械磨抛光、超声波抛光、电化学抛光及述几种方法的复合抛光，已开发出专用机械，专用工具，得到广泛的应用。挤压珩磨抛光已用应用。但面不广，大型高效自动抛光专用设备有待开发。模具花纹的蚀刻技术，工艺水平提高较快，能制作各类模具的装饰纹，且仿真性越来越好。模具强化技术进一步发展。除原来

22、已推广的电火花强化机外，又开发了电刷镀强化设备。模具修复技术也有了进步。除电刷镀修复模具外，又引进和开发了多种脉冲焊接机，修复效果较好。1.2.2我国模具技术与国外的差距1）产需矛盾工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，目前满足率只能达到70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具CAD/CAM技术采用不普遍，加工设备

23、数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、轻工等行业发展的后腿。2）产品结构、企业结构等方面模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占50%-60%，塑料模占25-30。国外先进国家对发展塑料模很重视，塑料模比例一般占30%-40%。国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占20%左右，国外为50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的模具分厂(或车间)内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达70%以上。国外，70%以上是商品化的。3）产品水平衡量模具产品水平，主要有模具加工的制造精度

24、和表面粗糙度，加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等。国内外模具产品水平仍有很大差距，详见表1-3。4）工艺装备水平我国机床工具行业已可提供比较成套的高精度模具加工设备，如：加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床、三座标测量机等。但在加工和定位精度，加工表面粗糙度，机床刚性，稳定性，可靠性，刀具和附件的配套性方面，和国外相比，仍有较大差距。1.3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。1）模具产品发展将大型化

25、、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。2）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。 3）快速经济模

26、具的前景十分广阔现在是多品种、少批量生产的时代，到下一个世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，研制各种超塑性材料(环氧、聚脂等)制作或其中填充金属粉末、玻璃纤维等的简易模具：中、低熔点合金模具、喷涂成型模具、快速电铸模、陶瓷型精铸模、陶瓷型吸塑模、叠层模及快速原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。4）模具标准件的应用将日渐广泛

27、使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产，提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种，发展和完善联销网，保证供货迅速。5）使用优质材料及用先进的表面处理技术将进一步受重视 在整个模具价格构成中，材料所占比重不大，一般在20%30%之间，因此选用优质钢材和应用的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说，要采用电渣重熔工艺，努力提高钢的纯净度、等向性、致密度和均匀性及研制更高性能或有特殊性能的模具钢。如采用粉末冶金工艺制作

28、的粉末高速钢等。粉末高速钢解决了原来高速钢冶炼过程中产生的一次碳化物粗大和偏析，从而影响材质的问题。其碳化物微细，组织均匀，没有材料方向性，因此它具有韧性高、磨削工艺性好、耐磨性高、长年使用尺寸稳定等特点，是一种很有发展前途的钢材。特别对形状复杂的冲件及高速冲压的模具，其优越性更加突出。这种钢材还适用于注射成型漆加玻璃纤维或金属粉末的增强塑料的模具，如型腔、形芯、浇口等主要部件。另外，模具钢品种规格多样化、产品精料化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要方向。 模具热处理和表面处理是能否充分发挥模具钢材性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善普及常用表面处理方法，即

29、扩渗如：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、渗钒外，应发展设备昴贵、工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。6）快速原型制造(RPM)技术得到更好的发展快速原型制造(RPM)技术是美国首先推出的。它是伴随着计算机技术、激光成形技术和新材料技术的发展而产生的，是一种全新的制造技术，是基于新颖的离散/堆积(即材料累加)成形思想，根据零件CAD模型、快速自动完成复杂的三维实体(原型)制造。RPM技术是集精密机械制造、计算机、NC技术、激光成形技术和材料科学最新发展的高科技技术，被公认为是继NC技术之后的一次技术革命。 7）高速铣削加工将得到更广泛的应用 国外近年来发展的高速铣削加工 ，主轴转速

30、可达到40000100000r/min,快速进给速度可达到3040m/min，换刀时间可提高到13S。这样就大幅度提高了加工效率，如在加工压铸模时，可提高78倍，并可获得Ra10um的加工表面粗糙度。形状精度可达10um。另外，还可加工硬度达60HRC的模块，形成了对电火花成形加工的挑战。因此，高速铣削加工技术的发展，促进了模具加工的发展，特别是对汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。 第二章 冷冲压模具 冷冲压是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形基础上的，利用模具和冲压设备对金属进行加工，以获得需要的零件形状和尺寸。 冷冲压和切削加工比较，具有生产率高、加工成本低、材

31、料利用率高、产品尺寸精度稳定、操作简单、易实现机械化和自动化等一系列优点，特别适合于大量生产。 由于板料零件具有重量轻，有足够的强度和刚度，可以根据不同用途，采用不同材料加工成各种形状尺寸的零件，以满足产品需要。因此，现代汽车、拖拉机、电机电器、仪器、仪表和各种民用轻工产品中，都大量使用冷冲压零件。国防方面，如飞机、导弹、枪弹、炮弹等产品中，采用冷冲压加工的零件比例也是相当大的。随着汽车和家用电器等的飞跃发展，许多先进工业国家，对发展冷冲压生产给予了高度的重视。2.1冲压件的工艺分析该零件为张紧轮支架，零件图如附图一所示。材料厚度，零件外形简单，由圆弧和直线组成，无尖角、凹陷或其他形状突变，采

32、用的圆角（r为圆角半径），这有利于模具制造和提高模具寿命，系典型的板料冲压件。冲裁时，为了防止凸模折断或压弯，冲孔尺寸不能太小，所设计的零件满足冲压工艺学表7-1规定的用一般冲孔模可以冲压的最小孔径。冲裁件孔与孔、或孔与边缘的间距与模具强度和寿命以及冲裁件的质量有关，其值不宜过小，一般取，所设计零件取，。弯曲件的直边长度一般取值大于，该零件直边长度大于。零件外形尺寸无公差要求，为防止弯曲裂纹，弯曲处的圆角半径，不能小于最小弯曲半径，该零件的圆角半径为、，对圆角半径或，大于表3-7所示的最小弯曲半径值，因此可相以弯曲成形。弯曲时应防止孔的变形，要求孔壁与弯曲处有适当距离L，在材料厚度时，取，时，

33、取，该弯曲件，。孔、三个孔和腰圆孔分别分布在零件的三个平面上，孔距有位置要求，但孔径无公差配合。零件弯曲角均为，也无公差要求。弯曲件形状应尽量对称，以避免压弯时的毛坯偏移，该弯曲件的形状不对称，弯曲时毛坯容易发生移动，因此考虑在冲压件上设计出定位工艺孔。冲压件精度与模具结构形式及其制造精度等因素有关。由表7-3可查得冲裁件内外形所能达到的经济精度为。由表7-7查得一般冲裁件剪断面粗糙度为。模具制造费用很高，约占冲压件总成本的。因此，只有在大批量生产条件下，冲压加工才能取得明显的经济效益。一般来说大批量生产时，可选用连续模和高效冲压设备，以提高生产效率，中小批量生产时，常采用单工序简单模或复合模

34、，以降低模具制造费用。通过上述工艺分析，可以看出该零件为普通的厚板弯曲件，尺寸精度要求不高，主要是轮廓成形问题，又属大量生产，因此可以用冲压方法生产。2.2 材料的力学性能工件材料为08钢，为优质碳素结构钢。材料状态：退火。材料的抗拉（抗剪）强度：抗拉强度：，取抗剪强度：，取2.3 确定工艺方案2.3.1毛坯尺寸的计算弯曲件毛坯长度计算如下：中性层内移系数可查冲压工艺学表3-1 取考虑弯曲后纤维伸长的修正系数可查表3-5，取=1.235 最后得出如下图所示的弯曲前毛坯的形状和尺寸。2.3.2 确定排样方式和计算材料利用率1排样方式排样是指冲裁件在条料或板料上的布置方法。排样是否合理直接影响到材

35、料的经济利用。排样时，除了考虑材料利用率外，还要考虑模具结构是否复杂、生产率的高低和操作是否安全和方便等因素。为便于手工送料，选用了单排冲压。排样方法采用有废料排样，即沿工件全部外形冲裁，工件周边都留有搭边，这种排样能保证冲裁件的质量，冲模寿命也长，但材料利用率低。因所设计零件外形不规则，所以选用此排样方法。2 搭边排样时工件之间以及工件与条料侧边之间留下的余料叫搭边。答辩的作用是补偿定位误差，保证冲出合格的工件。搭边还可以使条料有一定的刚度，便于送进。搭边值要合理确定。搭边值过大，材料利用率低。从节省材料出发，搭边值越小越好，但搭边小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在搭边值过小时

36、，作用在凸模侧表面上的法向应力沿着落料毛坯周长的分布将不均匀。为了使作用在毛坯侧表面上的应力沿切离毛坯周长的变化不大，必须使搭边的最小宽度大于塑变区的宽度，而塑变区宽度与材料性质和材料厚度有关，一般约等于。所以，搭边的最小宽度可取大约等于毛坯的厚度。搭边值与材料的机械性能、工件的形状与尺寸、材料厚度、送料及挡料方式等因素有关。总的来讲，搭边值是由经验确定的，根据冲压工艺学表2-11查得：工件间搭边值： 沿边：步距：毛坯件的排样方式及搭边值如下图所示：3材料的经济利用在冲压零件的成本中，材料费用占以上，因此材料的经济利用是一个重要问题。衡量排样经济性的标准是材料利用率，即工件的实际面积与板料面积

37、的比值。材料利用率：工件的实际面积：所用材料面积： 一个步距内的材料利用率：2.3.3 冲压工序性质和工序次数的选择冲压该零件需要的基本工序有：落料冲孔冲孔两个冲底部腰圆孔冲侧壁孔一次弯曲成形2.3.4 工序组合及其方案比较根据以上这些工序，可以作出下列各种组合方案方案一：落料冲孔，两个孔和底部腰圆孔冲侧壁孔一次弯曲成形方案二：落料和冲零件上的全部孔一次弯曲成形方案三：落料 一次弯曲成形 冲孔，两个孔和底部腰圆孔冲侧壁孔方案四：落料和在底部腰圆孔内位置冲两个的工艺孔 一次弯曲成形 冲孔，两个孔和底部腰圆孔冲侧壁孔对以上四种方案进行比较：方案一：从生产效率、模具结构和寿命方面考虑，将落料和零件上

38、的孔组合在三套模具上冲压，有利于降低冲裁力和提高模具寿命，同时模具结构比较简单，操作也比较方便。但是该方案的弯曲工序安排在冲孔以后进行，弯曲回弹后孔距不易保证，影响零件精度。方案二：落料和零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，可以提高生产效率，但模具结构复杂，且孔、两个孔和侧壁孔处的孔边与落料外缘间距太小，模壁强度较差，模具容易磨损或破坏，因此不宜采用。方案三：全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，可以保证零件的各孔距尺寸，但弯曲时无定位，压弯时毛坯容易发生偏移，影响制件质量。方案四：全部冲孔工序安排在弯曲成形后进行，可以保证零件的各孔距尺寸，且在方案三的基础上，在落料的同时冲出两

39、个的定位工艺孔，可以避免弯曲时毛坯发生移动而影响制件质量。通过以上的方案分析，可以看出，在一定的生产批量条件下，选用方案四是比较合理的。因此，确定方案四为最佳工艺方案。2.4. 各工序模具结构形式的确定第一套模具采用落料冲孔倒装复合模第二套模具采用弯曲模第三、四套模具采用冲孔模冲孔模的结构型式很多，常见的典型结构有：导板式冲孔模、带固定卸料板冲孔模、带弹性卸料板冲孔模、悬臂式冲孔模。设计中采用的是弹性卸料板装在上模的冲孔模。冲孔时，弹性卸料板始终压住板料，所以冲孔件比较平整。但模具的弹性卸料板宽度与凹模相同，冲孔时不安全容易发生压手事故。为此，若将凹模宽度适当增大或将弹性压料板容易压手的部位材

40、料去掉，解决了安全问题以后，该冲孔模将会得到广泛应用。2.5. 冲孔模具设计2.5.1 压力中心的确定冲压力合力的作用点称为压力中心。在设计冲裁模具时，尽量使压力中心与压力机滑块中心相重合。否则，会产生偏心载荷，使模具歪斜，间隙不匀，严重时会啃刃口，加速压力机和模具等导向部分及刃口的磨损。第三套模具为多凸模冲孔模：设各凸模的周边长度为S1，S2，-Sn，各凸模冲裁力作用点到X，Y的距离分别为Y1，Y2，-Yn和X1，X2，-Xn，则各凸模的合力作用点，即压力中心的坐标X0，Y0值可按下式计算： 由上可得：第四套模具为形状简单的冲裁件压力中心为其几何形状中心.2.5.2 凸、凹模刃口尺寸的确定模

41、具刃口尺寸精度是影响冲裁件尺寸精度的首要因素,模具的合理间隙值也要靠模具刃口尺寸及其公差来保证.从生产实践中可以发现:1)由于凸、凹模之间存在间隙,使落下的料或冲出的孔都是带有锥度的,且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸.2)在测量与使用中,落料件是以大端尺寸为基准,冲孔件是以小端尺寸为基准.3)冲裁时,凸、凹模要与冲裁零件发生摩擦,凸模愈磨愈小,凹模愈磨愈大结果使间隙愈用愈大.由此在决定模具刃口尺寸及其制造公差时,需考虑下述原则:1) 落料制件尺寸又凹模尺寸决定,冲孔时孔的尺寸又凸模尺寸决定.故设计落料模时,以凹模为基准,间隙取在凸模上;设计冲孔模时,以凸模为基准,间

42、隙取在凹模上.2) 考虑到冲裁中凸、凹模的磨损,设计落料模时,凹模基本尺寸应取工件尺寸的公差范围内的较小尺寸:设计冲孔模时,凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸.这样,在凸、凹模磨损到一定程度的情况下,仍能冲出合格零件.凸、凹模间隙则取最小合理间隙值.3) 确定冲模刃口制造公差时,应考虑制件的精度要求.如果对刃口精度要求过高(即制造公差过小),会使模具制造困难,增加成本,延长生产周期:如果对刃口精度要求过低(即制造公差过大),则生产出来的零件可能不合格,或使模具的寿命降低.若零件没有标注,则对于非圆形零件按国家标准”非合尺寸的公差数值”IT14精度来处理,冲模则可按IT11精度制

43、造:对于圆形件,一般可按IT67精度制造模具.本设计为冲孔模具冲孔部分：设计冲孔模时，应以凸模为基准，间隙留在凹模上。需要在以弯曲好的工件上冲出直径8.5的孔一个直径9.2的孔两个和中部一个曹型孔.由于于工件尺寸没有标注公差的，根据上面的尺寸计算原则本设计中的模具按IT11级制造。由于模具加工和测量方法的不同，凹模与凸模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标准也不同，基本上可分为两类。凹模与凸模分开加工；凹模与凸模配合加工。本设计采用的时第一种方法。采用这种方法，要分别标注凹模与凸模刃口尺寸与制造公差，它适用于圆形件或简单形状的工件。此冲裁模初始双面间隙可由冲压工艺学表2-3查得：。 查冲压工艺

44、学表2-7可得系数 2.5.3 计算冲压力和选择冲压设备1 冲压力计算计算冲裁力的目的是为了合理地选用压床和设计模具。压床的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。在第三套冲孔模具中，冲裁力主要为冲孔力，需要冲的孔有孔，两个孔和底部腰圆孔。冲孔力： 将毛坯的周长也就是所冲的各个孔的周长之和：=280.286mm，厚度以及08钢材料的抗剪强度代入上式，得卸料力及推件力的计算：一般情况下，冲裁件从板料切下以后，径向因弹性变形而扩张，板料上的孔则沿径向发生弹性收缩。同时，冲下的零件与余料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果，会使落料梗塞在凹模内，而冲裁后剩下的板料则箍紧在凸模上。从凸模上

45、将零件或废料卸下来所须的力称卸料力。从凹模内顺着冲裁方向把零件或废料从凹模腔顶出的力称为推件力。推件力系数：顶件力系数：卸料力系数： 取推件力：顶件力：卸料力：采用弹性卸料装置和下出料方式的总冲裁力为：考虑到模具刃口的磨损，凸、凹模间隙的波动，材料机械性能的变化，材料厚度偏差等因素，实际所需冲裁力还需增加30%，即：在第四套模具中所需冲的只有一个的孔。推件力系数：顶件力系数：卸料力系数： 取推件力：顶件力：卸料力：2选用冲压设备根据上面计算的冲裁力来选取压力机，因为前两个工序中选用了J23-125开式双柱可倾压力机。为了节省加工成本和时间，尽量将所有工序在同一种型号的压力机上完成。在实际情况允

46、许的条件下，后两道工序也选用了J23-125开式双柱可倾压力机。开式双柱可倾压力机特点：操作者可从前、左、右三个方向接近工作台，床身为整体型的压力机。压力机的机身可以在一定角度范围内向后倾斜。主要工艺参数：公称压力： 通用压力机的公称压力是指压力机滑块至下止点前，某一特定距离或曲柄旋转到离下止点前某一特定角度时，滑块所允许的最大工作压力。此处的特定距离成为压力行程、额定压力行程，或名义压力行程，此时的特定压力角称为公称压力角、额定压力角或名义压力角滑块行程： 滑块行程是指压力机滑块从上止点到下止点所经过的距离，它是曲柄半径的两倍，或是偏心齿轮半径、曲拐轴偏心距的两倍。滑块行程次数：38次/分 是指滑块每分钟从上止点到下止点然后再回到上止点的往返次数。通过改变机器的运行状态，可以使压力机实现单动或连续动作。最大封闭高度： 封闭高度调节量：工作台尺寸：模柄孔尺寸：2.5.4 模架的选择根据模具设计与制造简明手册表1-232模具结构选用后侧导柱滑动导向模架(GB2851.3-