毕设论文--于基三维的盖板复合模的设计与装配.doc

潍坊学院本科毕业论文目 录前 言错误！未定义书签。第1章 模具综述错误！未定义书签。1.1、模具的地位错误！未定义书签。1.2、模具制造的特点错误！未定义书签。1.3、模具的作用错误！未定义书签。1.4、冲模的分类错误！未定义书签。1.5、模具零件的分类错误！未定义书签。第2章 冷冲压概述及方案的选择错误！未定义书签。2.1冷冲压概述错误！未定义书签。2.2冷冲压的特点错误！未定义书签。2.3冷冲压基本工序错误！未定义书签。2.4冷冲压材料错误！未定义书签。2.5本次设计重点错误！未定义书签。2.6冲裁件工艺性错误！未定义书签。2.6.1冲裁件形状尺寸要求：错误！未定义书签。2.6.2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度错误！未定义书签。2.7确定冲裁工艺方案错误！未定义书签。第3章 冲裁工艺设计与参数计算错误！未定义书签。3.1冲裁件的工艺性分析错误！未定义书签。3.2 冲裁件的形状和尺寸要求错误！未定义书签。3.3冲裁件的精度与断面粗糙度错误！未定义书签。3.4冲裁间隙错误！未定义书签。3.5 凸、凹模刃口尺寸计算错误！未定义书签。3.5.1尺寸计算原则错误！未定义书签。3.5.2刃口尺寸计算方法错误！未定义书签。3.6 冲裁工艺力计算错误！未定义书签。3.6.1冲裁力的计算错误！未定义书签。3.6.2卸料力、推件力和顶件力的计算错误！未定义书签。3.7压力中心分析错误！未定义书签。第4章 模具设计错误！未定义书签。4.1凸、凹模结构设计错误！未定义书签。4.1.1凸模错误！未定义书签。4.1.2凹模错误！未定义书签。4.2定位形式与结构设计错误！未定义书签。4.3 卸料结构设计错误！未定义书签。4.3.1卸料、推料和顶料结构错误！未定义书签。4.3.2卸料结构关系尺寸计算错误！未定义书签。4.3.3弹簧和橡胶的选用与计算错误！未定义书签。4.4 冲模导向、安装和有关零、部件错误！未定义书签。4.4.1导向错误！未定义书签。4.4.2结构件与安装错误！未定义书签。4.4.3紧固件选用错误！未定义书签。第五章 PRO/E三维技术简介错误！未定义书签。5.1 CAD/CAM集成软件的逻辑结构错误！未定义书签。5.2 CAD/CAM系统的体系结构错误！未定义书签。5.3 PRO/E软件简介错误！未定义书签。结束语错误！未定义书签。谢致错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。前 言 冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中有重要的地位。冲模生产具有高效、节材、成本低、保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。 做为冲裁模典型结构的复合冲裁模，具有结构紧凑，生产效率高，工件精度高，特别是工件内孔对外形的位置精度易保证等优点。并且这类模具对条料的要求低，边角余料也可以进行冲压。此次基于PRO/E的复合模具设计，对于PRO/E三维的软件的应用方面，软件易学，使用简单，无论在绘制零件图、还是装配图和爆炸图上，此软件的方便易学都得以体现了。本设计共计五个章节：第一章为模具综述及其作用；第二章为冷冲压概述及方案的选择；第三章为冲裁工艺设计与参数计算，包括分析工序组成、冲裁件排样设计、凸凹模刃口尺寸计算、冲裁工艺力计算等；第四章为模具零部件设计，包括凸凹模结构设计、坯料在模具中的定位设计、卸料装置设计、导向装置设计、模架设计；第五章为PRO/E三维技术简介。 第1章 模具综述1.1、模具的地位冲压工艺在机电产品制造行业中应用广泛，而冲模是是实现冲压工艺的主要工艺装备，在制造行业中占有及其重要的地位。冲模技术的水平直接和生产率、产品质量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的寿命及设计和制造模具的周期密切相关。提高冲模技术水平有利于获得优质、高效、低耗、廉价的产品，技术经济效果显著，深受制造行业的重视。现代工业产品的生产对模具要求越来越高，模具结构日趋复杂，制造难度日益增大。模具制造正由过去的劳动密集和主要依靠工人的手工技巧及采用传统机械设备转变为技术密集，更多地依靠各种高效、高精度的数控切削机床、电加工机床，从过去的机械加工时代转变成机、电结合加工以及其他特殊加工时代，模具钳工量正呈逐渐减少之势。现代模具制造集中了制造技术的精华，体现了先进制造技术，已经成为技术密集型的综合加工技术。1.2、模具制造的特点冲模是专用的工艺装备，冲模制造属于单件生产。尽管采取了一些措施，如模架标准化、毛坯专用化、零件商品化等，适当集中模具制造中的部分内容，使其带有批量生产的特点，但是对于整个模具制造过程，尤其对工作零件的制造仍然属于单件生产。其制造具有以下特点： （1）形状复杂，加工精度高，因此需要应用各种先进的加工方法（如数控铣、数控电加工、坐标镗、成型磨、坐标磨等）才能保证加工质量。（2）模具性能优越，硬度高，加工难度大，需要先进加工设备和合理安排加工工艺。（3）模具生产批量小，大多具有单件生产的特点。应采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用专用工具加工。（4）模具制造完成后均需调整和试模，只有试模成型出合格制件后，模具制造方算。冲模的生产流程与设备状况、人员配置及其业务水平等多种因素有关。我国模具的现状1.3、模具的作用一方面是将压力机的作用力通过模具传递给金属板料，在某内部产生使之变形的内力。当内力的作用达到一定的数值时，板料毛坯的某个部分便会产生与内力的作用性质相对应的变形，从而获得满足一定性能要求及符合所需尺寸及形状的制品；另一方面，通过模具的作用，可以保证上下模之间的正确导向，并使坯料稳固地压紧与精确的定位，从而冲制出达到一定精度要求的冲件。在生产实际中，模具的作用在于保证冲件的质量、提高生产率和降低成本等。为此，除了采用行之有效的工艺手段、进行正确的模具设计及选择合理的模具结构之外，还必须以先进的模具制造技术作为保证。对于各类模具的制造，一般都应满足如下几个基本要求。（1）制造精度高模具的精度主要是由冲件精度和模具结构的要求所决定的。为了保证冲件的精度，模具工作部分的精度要求一般要比冲件的精度高23倍；为此，对于组成模具的零部件也就要提出较高的要求。如对于凸模和凹模之间间隙，必须要有严格的控制，并精确地保证其间隙的均匀性；对拉深凸模和凹模刃口部分的圆角要保证相当准确的尺寸，零件其他的尺寸精度、导向精度、孔的位置精度也都必须达到规定的加工精度要求。并且还必须保证其装配质量。（2）操作性能良好 将模具安装到冲床上时，其方法要简便，调整工作量要少，操作时送料时定位要快速、准确可靠，出料顺畅自如。在整个使用过程中，冲孔的尺寸和形状变化极小，可放心地进行生产。取出制件方便，无螺钉松动极模具零件破损等故障。（3）使用寿命长模具加工费用约占成本的10%30%，其使用寿命的长短将直接影响到产品成本的高低、工艺部分负荷的轻重等。为了保证高效率地进行生产，都要求模具具有较长的使用寿命。（4）制造周期短模具制造周期的长短主要决定于制模技术和生产管理水平的高低。为了满足生产的需要，提高产品的竞争能力，必须在保证质量的前提下尽量缩短模具的制造周期。在规定的时间内完成制造，且在规定的使用期间内，冲件的冲制能符合使用要求。（5）模具成本低模具的成本应该应该是生产单件（或千件）时所发生的模具费用。即：模具成本=（模具制造费+维修保养费）/（制造总生产数）模具成本与模具结构的复杂程度、模具材料、加工精度和加工方法等都有关。在设计和加工模具时，应根据实际情况作全面的考虑。即应该在保证冲件质量的前提下，选择与冲件生产量相适应的模具结构和方便实用的零件制造方法，尽量降低模具的制造费用和维修费用。在不影响使用的前提下，模具结构应尽量简单、材料便宜，并尽量采用标准件，使模具成本降低到最低限度。1.4、冲模的分类冲模的形式有很多，一般可以用不同的特征来分类。一般冲模按工艺性质分为：冲裁模、弯曲模、拉伸模、翻边模、胀形模和立体成形模；按工序组合可分为：单工序模、 连续模和复合模；按导向方式分：无导向模和导向模；按机械化程度可分为：手工操作模、半自动模和自动化模；按生产适应度分：通用模、组合模和专用模；按模具材料分：金属模和非金属模；按生产管理分为：小型、中型和大型。1.5、模具零件的分类根据冲件的形状、大小、精度和不同的工艺要求，以及考虑到生产量、经济性等不同的要求，模具的结构型式和复杂程度各不相同。但其模具的结构组成是很有规律性的。对功能齐全的手工送料模具来说，根据其模具的作用情况，模具零件又可分为工艺零件、传动零件和辅助结构零件三种。其中工艺零件可分为：工作零件（凸模、凹模、凸凹模及凸模或凹模的镶拼块），定位零件（当疗效、导正销、定位板、导料板、导料销、侧压板及侧刃），卸料、推料及压料零件（卸料板、压料板、顶件器、顶杆、推件器、推杆及废料刀）。辅助结构零件可分为：支持及夹持零件，导向零件，紧固及其他零件。工艺零件：这类零件是直接参加完成冲压工序及与材料和冲件相互接触，它们对完成工艺过程起主要作用，直接使板料产生金属流动、造成塑性变形或引起材料分离的零件。其中包括：（1） 工作零件直接完成工作要求的一定变形或造成材料分离的零件。如凸模、凹模、凸凹模等；（2） 定位零件用以确定加工中材料和毛坯正确位置的零件。如挡料销、定位板、定距侧刃等；（3） 卸料、推料及压料零件用于夹持毛坯或在冲压完成后进行推料及卸料的零件。在某种情况下，也能起到限位，校正和帮助提高冲件精度的作用。如卸料板、压边圈、顶件器、肥料切刀及与模具安装在一起的送料、送件装置等。（4） 传动零件使板料进给送料、或使模具工作部分产生某种特定的运动方向，使得压力机垂直上下运动变成工艺过程中所需的运动方向的零件。如凸轮、斜楔、滑板、铰链接头等。 （5） 辅助结构零件这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料直接发生作用。只是在模具结构中有安装夹持及装配的作用，对模具完成工艺过程起保证作用或对模具功能起完善与辅助的作用。 第2章 冷冲压概述及方案的选择2.1冷冲压概述 冲压是塑性加工的基本方法之一。它是利用安装在压力机上的模具，对板料施加压力使其变形和分离，从而获得具有一定形状尺寸的零件的压力加工方法。 冲压加工的应用范围十分广泛，不仅可以加工金属板料，而且也可以加工非金属材料，在汽车、拖拉机、电机、电器、玩具以及日常生活用品的生产方面，都占有十分重要的地位。现代冲压加工发展趋势如下： （1）深入研究冲压变形的基本规律、各种冲压工艺的变形理论、失稳理论与极限变形程度等；应用有限元、边界元等技术，对冲压过程进行数字模拟分析，以预测某一工艺过程中坯料对冲压的适应性及可能出现的质量问题，从而优化冲压工艺方案，使塑性变形理论逐步起到对生产过程的直接指导作用。 （2）制造冲压件用的传统金属材料，正逐步被高强钢板、涂敷镀层钢板、塑料夹层钢板和其他复合材料或高分子材料替代。随着材料科学的发展，加强研究各种新材料的冲压成形性能，不断发展和改善冲压成形技术。 （3）在模具设计与制造中，开发并应用计算机辅助设计和制造系统（CAD/CAM），发展高精度、高寿命模具和简易模具（软模、低熔点合金模具等）制造技术以及通用组合模具、成组模具、快速换模装置等，以适应冲压产品的更新换代和各种生产批量的要求。 （4）推广应用数控冲压设备、冲压柔性加工系统（FMS）、多工位高速自动冲压机以及智能机器人送料取件，进行机械化与自动化的流水线冲压生产。 （5）精冲与半精冲、液压成形、旋压成形、爆炸成形、电水成形、电磁成形、超塑成形等技术得到不断发展和应用，某些传统的冲压加工方法将被它们所取代，产品的冲压加工趋于更合理、更经济。总之，随着冷冲压工艺和设备的不断发展，特别是特种冲压工艺及多工位自动冲模的应用，使得冲压技术提高到一个新水平，冲压件的应用将开辟新的广阔领域。2.2冷冲压的特点 （1）能冲压出其他加工工艺无法加工的形状复杂的制件。例如，从仪器仪表小型零件到汽车驾驶室、纵梁等大型零件，均由冲压加工完成。 （2）冲压件质量稳定，尺寸精度高。由于冲压加工是靠模具成型，模具的制造精度高、使用寿命长，故冲压件质量稳定，制件互换性好。尺寸精度一般可达到IT1014级，最高可达到IT6级，有的制件不再需机械加工，便可满足装配和使用要求。 （3）冲压件具有重量轻、强度高、刚性好和表面粗糙度小等优点。 （4）生产率高。例如，以汽车覆盖件为样的大型冲压件的生产效率，可达每分钟数件；高速冲压小型制件，每分钟可达到上千件。 （5）材料利用率高。一般为7085%。因此冲压加工能实现少废料，甚至无废料生产。在某些情况下，边角余料也可充分利用。 （6）操作简单，便于组织生产。 （7）易于实现机械化与自动化生产。由于冲压加工所用毛坯多为条料或带料，又是冷态加工，故大批量生产时易于实现机械化和自动化。 （8）冷冲压的缺点是模具制造周期长、制造成本高，故不适于单件小批生产。2.3冷冲压基本工序冲压工艺大致可分为分离工序和成形工序（又分弯曲、拉深、成形）两大类。分离工序是在冲压过程中使冲压件与坯料沿一定的轮廓线相互分离，同时冲压件分离断面的质量也要满足一定的要求；成形工序是使冲压坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，并转化成所要求的成品形状，同时也应满足尺寸公差等方面的要求。2.4冷冲压材料冷冲压工艺对材料的要求：（1）首先要满足冲压件的使用要求：强度、刚度、导电性、导热性、耐腐蚀等。（2）满足冲压工艺条件应具有良好的塑性和表面质量。（3）应具有光洁平整无缺陷损伤的表面状态，加工时不易破裂，也不易擦伤模具。2.5本次设计重点 本次设计实例为一个倒装冲裁复合模的设计。复合模是指压力机在一次行程中，板料同时完成落料和冲孔等多个工序的冲裁。复合模在结构上有一个既为落料凸模又为冲孔凹模的凸凹模。复合模结构紧凑，生产效率高，工件精度高，特别是工件内孔对外形的位置精度容易保证，并且这类模具对条料的要求低，边角余料也可以进行冲压。本次设计分为两大部分：冲裁件工艺性分析及工艺方案确定、加工工艺设计及模具零部件设计。工艺设计过程包括分析工序组成、冲裁件排样设计、凸凹模刃口尺寸计算、冲裁工艺力计算；模具零部件设计过程有凸凹模结构设计、坯料在模具中的定位设计、卸料装置设计、导向装置设计、模架设计。2.6冲裁件工艺性冲裁件的工艺性是指冲裁件对工艺的适应能力。即冲裁件的结构形状、尺寸大小、工件精度等在冲裁时的难易程度。2.6.1冲裁件形状尺寸要求：（1）冲裁件的形状设计应尽量简单、对称，同时应减少排样废料。（2）外形内孔转角处避免过尖的锐角。（3）避免工件上有细长臂及狭长槽，以防凸模折断。工件上的凸起和凹槽宽度不应小于板料厚度t的两倍。2.6.2冲裁件的尺寸精度和表面粗糙度（1）金属冲裁件的内、外形的经济精度不高于IT11级。（2）非金属冲裁件的内、外形的经济精度为IT14、IT15级。本次设计的冲裁件如图2.1，其形状结构简单、对称；无锐角；无细长臂及狭长槽；但孔至边缘距离有点小。冲裁件基本上符合上述的工艺性要求。图2.1 冲裁件零件图2.7确定冲裁工艺方案制订冲裁工艺方案的总原则是在保证零件质量的前提下使工序数目最少。 制订冲裁工艺方案的步骤如下： （1）分析冲裁件的工艺性：根据产品图纸，分析冲裁件的形状特点、尺寸大小、精度要求、断面质量及所用材料是否符合冲裁工艺的要求；能否用冲裁的方法经济地制造出来。 （2）拟定工艺方案：根据冲裁件的几何形状、尺寸大小、精度等级和生产批量等，列出各种不同的冲裁工艺方案，加以分析比较，确定一种最合理的方案。 （3）确定模具类型与结构形式：根据确定的工艺方案、冲裁件的形状特点、精度要求、生产类型、模具制造条件及操作习惯等确定冲模的类型及结构形式。（4）选择冲压设备：根据冲裁工序的性质确定设备的类型，并根据冲裁工艺力和零件尺寸，选择冲压设备的吨位。本次设计的零件形状规则，尺寸为97mm75mm,尺寸要求较高，断面质量较好，材料为3mm厚的B3钢板，均符合冲裁工艺的要求；冲裁工序包括一个落料工序和一个冲孔工序，为提高生产效率，降低成本，可选用复合冲裁与连续冲裁，根据尺寸精度的要求，选用复合冲裁模，模架选用中间导柱导套模架；冲裁工艺力为447KN，选用公称压力为600KN的开式可倾压力机。 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩第3章 冲裁工艺设计与参数计算3.1冲裁件的工艺性分析冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲压工艺的适应性，即冲裁件的结构形状、尺寸大小、精度等级等是否符合冲裁加工的工艺要求。良好的结构工艺性应保证材料的消耗少，工序数目少，模具结构简单而寿命长，产品质量稳定，操作简单等。通常对冲裁件的工艺性影响最大的是几何尺寸和精度要求。3.2 冲裁件的形状和尺寸要求（1） 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有这些形状所组成，是排样时废料最少。（2） 冲裁件的凸出悬臂和凹槽的宽度不宜太小，以免凸模折断。（3） 冲裁件的外形或内形的转角处，要避免尖角出现，应以圆弧过渡，以便于模具加工，减少热处理或冲压时在尖角处断裂的现象，同时可以防止尖角部位的刃口磨损过快而使模具寿命降低。（4） 冲孔时，由于受到冲孔凸模强度的限制，孔的尺寸不宜过小。冲孔的孔径尺寸与孔的形状、材料的机械性能、材料厚度等相关。（5） 冲裁件的孔与孔之间、空与边远之间的距离不应过小。否则，模具的强度和冲裁件的质量不能保证。在弯曲件或拉伸件上冲孔时，为了避免冲孔时时凸模受水平推力而折断，其孔边与零件直壁间应保持一等的距离。3.3冲裁件的精度与断面粗糙度（1） 冲裁件的经济精度一般不高于IT11级，最高可达IT8IT10级。 （2） 冲裁件的断面粗糙度一般为Ra=12.550m,最高可达Ra=6.3m。综上所述：材料：Q235普通碳素钢，有较好的冲压性能，有参考文献2附表12黑色金属的力学性能 查得：b为440470Mpa 取b为450Mpa。结构形状：该工件外形简单、规则，适合冲压加工。尺寸精度：公差的尺寸精度未标注，按冲孔件一般的经济精度选择IT11级。 结论：工艺性较好，可以冲裁。3.4冲裁间隙冲裁间隙是指冲裁模的凸模与凹模刃口轮廓相应尺寸的差值，单边间隙用C表示，双边间隙用Z表示。圆形冲裁双边间隙为Z=D-d式中 Z冲裁间隙，mm； D凹模刃口尺寸，mm； d凸模刃口尺寸，mm。冲裁间隙值的大小对冲裁件的质量、模具寿命、冲裁力和卸料力的影响很大，是模具设计中的一个重要因素。因此设计模具时一定要选择一个合理的间隙，考虑到模具制造中的偏差及使用中的磨损，生产中通常是选择一个适当的范围作为合理间隙，这个范围的最小值称为最小合理间隙Zmin，最大值称为最大合理间隙Zmax。由于模具在使用过程中会逐步磨损，设计和制造新模具时应采用最小合理间隙。合理间隙值的选取主要与冲压件材料的力学性能、材料厚度、制件使用要求等因素有关，不同行业的冲裁间隙值也有所不同查表2-5（冷冲压及模具设计），确定间隙Zmin=0.460mm , Zmax=0.640mm。根据零件设计及尺寸精度要求，选用冲裁间隙为Z=0.500mm。3.5 凸、凹模刃口尺寸计算冲裁工作中，冲裁件的尺寸精度主要取决于凸模和凹模工作部分（刃口部分）的尺寸精度，合理的间隙值也是凸、凹模刃口尺寸来实现和保证的。因此，正确地确定凸、凹模刃口尺寸及公差，在设计和制造模具时是很重要的。3.5.1尺寸计算原则（1）落料时，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸的基本尺寸取接近或等于零件的最小极限尺寸，以保证凹模磨损在一定范围内，仍能冲出合格零件。凸模刃口的基本尺寸则按凹模刃口基本尺寸减小一个最小合理间隙值来确定。（2）冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口的基本尺寸取接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证凸模磨损在一定的范围内，仍能使用，而凹模刃口的基本尺寸按凸模刃口的基本尺寸加上一个最小合理间隙值来确定。（3）凸模和凹模刃口的制造公差，主要取决于冲裁件的精度和形状。一般模具的制造精度比冲裁件的精度高23级，对于规则形状的制件，模具可按IT67级精度取其公差。3.5.2刃口尺寸计算方法 根据上述原则，就可确定凸、凹模的刃口尺寸及公差，但由于模具的加工和测量方法不同，在进行具体计算与尺寸公差标注时，其方法也不同，通常有两种：凸模与凹模分开加工法和凸模与凹模配合加工法。凸模与凹模分开加工法适用于圆形或形状简单的冲裁件。为了保证间隙在合理范围内，须满足凸+凹Zmax Zmin，这就需要采用较小的凸、凹模制造公差。模具制造公差小，造成模具制造困难，成本提高，特别是单件小批生产时，采用这种方法更不经济。配合加工法在加工时先按零件的尺寸和公差，计算出冲孔凸模或落料凹模的尺寸，并制造出来，然后以此为基准件，配制冲孔凹模或落料凸模，故只需要保证最小间隙即可。为了满足生产，减小成本，本次设计选用配合加工法。其计算方法如下：（1）落料：设零件尺寸为D- ，则D凹=（D ）+凹式中： D凹落料凹模刃口尺寸，mm；D凸凹模刃口尺寸，mm ，按凹模实际尺寸配制，保证双边间隙Zmin；零件公差，mm；凹冲孔凸模制造公差，取值为/4；磨损系数。（2）冲孔：设零件尺寸为d+ 则d凸=（d +）-凸式中：d凸冲孔凸模刃口尺寸，mm；d凹冲孔凹模刃口尺寸，mm，按凸模实际尺寸配制，保证双边间隙Zmin； 零件公差，mm； 磨损系数。现在要冲压的零件如图3.1图3.1 冲裁件尺寸图凸模刃口尺寸计算如下：据冷冲压及模具设计查表2-8得 凸=0.020mm 查表2-9得 =1 ；=0.20mm 则：C凸=（7+10.10）+0.020mm=7.2+0.020mm凹模刃口尺寸计算如下：据冷冲压及模具设计 查表2-8得 A尺寸：凹=+0.035mm ；B尺寸：凹=+0.030mm ；C尺寸：凹=+0.020mm 查表2-9得 =0.75 ；=0.32mm 则：A凹=(93-0.750.32) +0.035mm=92.76+0.035mm B凹=(75-0.750.32) +0.030mm =74.76+0.030mm R凹=(10-0.750.32) +0.020mm =9.76+0.020mm3.6 冲裁工艺力计算冲裁工艺力是使材料在冲裁工序中完成其分离所必需的作用力和其他附加力的总称。它包括冲裁力、卸料力、推出力和顶件力。计算冲裁工艺力的目的是为了合理地选用压力机和为设计模具提供重要依据。3.6.1冲裁力的计算 冲裁力的大小主要与材料的性质、厚度和零件的展开长度有关。用平刃口冲裁模冲裁时，其冲裁力可按下式计算P冲=KL t0 式中：P冲冲裁力，N； K系数，是考虑到模具刃口磨损，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； L冲裁件的周长，mm； t 材料的厚度，mm； 0材料的抗剪强度，MPa 。 查冲压模具设计与制造技术表1-8，得0 =350N/mm，可得： 落料冲裁力：P落=1.3(273+255+210)3350=435162N=435KN 冲孔冲裁力：P孔=1.3423.53350=12001.08N=12KN3.6.2卸料力、推件力和顶件力的计算将紧箍在凸模上的料卸下所需的力称为卸料力；将卡在凹模中的料推出所需的力称为推件力。将卡在凹模中料逆着冲裁力方向顶出所需的力称为顶件力。 影响卸料力、推件力和顶件力的因素很多，主要有材料的机械性能、材料厚度、冲裁间隙、零件结构形状和尺寸以及润滑情况等。在生产中，都是采用简单的经验公式来计算P卸= K卸P冲P推=nK推P冲P顶=n K顶P冲式中：P卸、P推、P顶分别为卸料力、推件力、顶件力，N； K卸、K推、K顶分别为卸料力系数、推件力系数、顶件力系数，其数值可查表求得； P冲冲裁力，N； n同时卡在凹模洞口内的件数，n=h/t，h为凹模刃口直壁高度，mm；t为料厚，mm。查冲压模具设计与制造技术表3-13，3-14得： K卸=0.0250.04，K推=0.030.05，K顶=0.040.06 取K卸=0.03，K推=0.04，K顶=0.05，则：凸模卸料力P卸1=0.0312KN=0.36KN凸凹模卸料力P卸2=0.03435KN=13.05KN凹模推件力P推=0.04435=17.4KN凸凹模顶件力P顶=0.0512=0.6KN3.7压力中心分析 模具的压力中心就是冲压力合力的作用点。为了保证压力机和模具的正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑不宜使压力中心与模柄中心线相重合的情况，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所选用压力机允许的范围。 对于简单几何图形压力中心的位置 (1）对称冲件的压力中心，位于冲件轮廓图形的几何中心上。(2）冲裁直线段时，其压力中心位于直线段的中心。 本次设计的冲裁件为规则几何图形,故模具的压力中心即为冲裁件的几休中心。第4章 模具设计4.1凸、凹模结构设计4.1.1凹模1凹模的结构形式： 冲裁模常用的结构形式主要有： （1）整体式凹模 整体式凹模结构简单，强度好，但在使用中，凹模刃口局部磨损、损坏就必须整体更换，同时由于凹模的非工作部分也采用模具钢材，所以，制造成本较高。这种结构形式适用于中小型冲压件及尺寸精度要求比较高的模具 （2）组合式凹模 组合式凹模工作部分和非工作部分是分别制造的。工作部分采用模具钢制造，非工作部分则由普通材料制造，模具制造成本低，维修方便。 （3）镶拼式凹模 拼镶式凹模常用于一些大型或形状复杂的凹模，以利于加工；对于个别部位容易损坏的凹模，也常常采用局部拼镶，以便于更换修理。本次设计凹模选用整体式，凸凹模选用组合式。2凹模刃口形式 凹模的刃口形式有以下几种： （1）圆柱形孔口凹模（图4.1a、b） 此种凹模刃口强度高，修磨后孔口尺寸不变，适用于冲裁形状复杂、精度要求较高的制件。 （2）锥形孔口凹模 （图4.1c、d） 此种凹模孔内不易积存制件或废料，孔壁所受的摩擦力及胀形力小，一般用在精度要求不高、形状简单、材料厚度较薄的制件的冲裁。 （3）凸台式孔口凹模（图4.1e） 此种凹模适用于冲裁0.3mm以下的工件。 本次设计凹模刃口选用圆柱形孔口b，凸凹模刃口选用圆柱形孔口a。图4.1凸模刃口形式3凹模结构尺寸的确定 冲裁时凹模承受冲裁力和侧向力的作用，由于凹模的结构形式不一，受力状态又比较复杂，目前还不可能用理论计算法确定凹模尺寸，在生产中大都采用下列经验公式概略的计算凹模尺寸。 凹模厚度 H=Kb 凹模壁厚 C=(1.52)H（小型凹模） 或C=（23）H（大型凹模） 式中：K系数，可查表获得； b冲裁件最大外形尺寸，mm。 形状复杂或制件尺寸较大时，凹模壁厚C应取较大值，且C3040mm；一般凹模厚度H不得小于15mm。 据模具设计与制造查表2-14 得K=0.35，则H=0.3597=33.95mm，取值35mm； C=1.520=30mm。4凹模材料和技术要求凹模材料可与凸模相同或优于凸模，淬火硬度可与凸模相同或略高于凸模，如可取HRc6064，具体硬度值要根据凹模所选用的材料和凹模的作用而定。凹模刃口要锋利，强度要大，表面粗糙度要小（一般为Ra=1.600.40m）外轮廓棱角要倒钝等。4.1.2凸模 凸模又称冲头，是冲模的关键零件之一，凸模本身按其作用又可分为工作部分和固定部分。1凸模的结构形式 常见的凸模结构形式如表4-1。 本次设计为了便于装配，选用第一种形式的凸模。表4-1 常用凸模形式简 图特 点适 用 范 围 典型圆凸模结构。下端为工作部分，中间的圆柱部分用以与固定板配合（安装），最上端的台肩承受向下拉的卸料力 冲圆孔凸模，用以冲裁（包括落料、冲孔） 直通式凸模，便于线切割加工，如凸模断面足够大，可直接用螺钉固定 各种非圆形凸模用以冲裁（包括落料、冲孔） 断面细弱的凸模，为了增加强度和刚度，上部放大 凸模受力大，而凸模相对来说强度、刚度薄弱 凸模一端放长，在冲裁前，先伸入凹模支承，能承受侧向力 单面冲压的凸模 整体的凸模结构上部断面大，可直接与模座固定 单面冲压的凸模 凸模工作部分组合式 节省贵重的工具钢或硬质合金 组合式凸模，工作部分轮廓完整，与基体套接定位 圆凸模。节省工作部分的贵重材料2凸模的固定方式 凸模在上模的正确固定应该是既要保证凸模工作可靠和良好的稳定性，还要使凸模在更换或修理时拆装方便。常用的固定形式见表4-2。本次设计为了便于装配，选用第一种固定方式。表4-2 常见的凸模固定形式结 构 简 图特 点1 凸模与固定板紧配合，上端带台肩，以防拉下。圆凸模大多用此种形式固定2 直通式凸模，上端开孔，插入圆销以承受卸料力3 用于断面不变的直通式凸模，端部回火后铆开4 凸模与固定板配合部分断面较大，可用螺钉紧固5 用环氧树脂浇注固定6 上模座横向开槽，与凸模紧配合，用于允许纵向稍有移动的凸模7 凸模以内孔螺纹直接紧固于压力机，用于中小型双动压力机8 用螺钉和圆销固定的凸模拼块，也可用于中型或大型的整体凸模9 负荷较轻的快换凸模，冲件厚度不超过3mm3凸模长度的确定 凸模长度一般根据结构上的需要而确定，凸模长度过短则凸模不能插入凹模刃口内对板料进行冲切，若凸模过长又降低其工作时的稳定性。凸模长度可按计算结果根据国标的长度系列选取。凸模长度L的计算公式为： L=H固+H卸+H导+a 式中 H固固定板的厚度，mm； H卸固定卸料板的厚度，mm； H导导尺厚度，mma附加长度，它包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板的安全距离等，一般可取出1020mm。本次设计为倒装复合模，凸模的长度根据固定板、凹模来计算，其中H固=24mm，H凹=35mm，为了减小冲裁力，冲裁时应先冲孔，则须凸模略长一点，选定此距离为4mm，则凸模的长度为L=24+35+4=63mm。 4凸模材料和技术要求凸模大都用碳素工具钢和合金工具钢制造，如T10A、T12A、CrWMn、Cr12、Cr12MoV、9CrSi等。凸模工作端（即刃口）淬硬至HRc5862(Cr12、Cr12WMn、9CrSi等)，凸模尾端淬火后回火，硬度为HRc4348为宜。不同的凸模技术条件不尽相同，通用的技术条件主要有：凸模顶面与凸模固定板装配后一起磨平；刃口要锋利不倒钝；工作部位表面光滑，粗糙度一般为Ra=1.60.4m；小直径的凸模轴端不允许打中心孔等。4.2 卸料结构设计冲裁模的卸料装置是用来对条料、坯料、工件、废料进行推、卸、顶出的机构，以便下次冲压的正常进行。4.2.1卸料、推料和顶料结构卸料结构是用于将条料、废料从凸模上卸下的装置，分刚性（固定卸料板）和弹性两种。固定卸料板固定在凹模上面，卸料力大，但无压料作用，多用于厚料冲裁模，凸模与卸料板单面有0.20.5mm的间隙。弹性卸料板是利用弹簧或橡胶的弹压力进行卸料，除卸料外，还对毛坯有压料作用，适用于薄料冲裁，卸料板形孔与凸模的单面间隙一般为0.050.1mm。常见的卸料板结构形式见表4-3。表4-3 常见的卸料板结构形式结 构 简 图特 点 无导向弹压卸料板，广泛应用于薄材料和冲件要求平整的落料、冲孔、复合模等模具上的卸料。卸料效果好、操作方便。弹压元件可用弹簧或硬橡胶板，一般以使用弹簧较好 平板式固定卸料板，结构比弹压卸料板更简单，一般适用于冲制较厚的各种板材，若冲件平整度要求不高，也可冲制0.50.8mm的各种板材 半固定式卸料板，一般适用于较厚材料的冲件冲孔模。由于加大凹模与卸料板之间的空间，冲制后的冲件可利用压力机的倾斜或安装推件装置使冲件脱离模具，同时操作也较方便，由于卸料板是半固定式，因此凸模高度尺寸也可相应减少 弹压式导板。导板由独立的小导柱导向，用于薄料冲压。导板不仅有卸料功能，更重要的是对凸模导向保护，因而提高了模具的精度和寿命 当冲件材料厚度0.83mm时，导板孔与凸模配合为H7/h6 废料切刀也是卸料的一种形式，它是利用冲裁时凹模下压废料于切刀刃口上，将废料切断，从而达到卸料的目的。 推（顶）件结构是用于将制件或废料从凹模型腔中推（顶）出的装置，也分刚性和弹性两种。本次设计的卸料装置选用无导向弹压卸料板，推件装置选用有导向弹性推件板。4.2.2卸料结构关系尺寸计算卸料板的形状一般