模具设计与制造专业毕业论文自考本科40263.doc

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1、毕业设计 题目：题目：衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计 系系 部部 现代制造工程系现代制造工程系 专专 业业 名名 称称 模具设计与制造模具设计与制造 附表 1 宜宾职业技术学院 毕业论文毕业论文( (设计设计) )选题报告选题报告 姓名性别男学号系部 现代制 造系 班级模具 1103 论文(设计) 题目 衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计 课题来源 教学 课题类别 毕业设计 选做本课题的原因及条件分析： 原因：这个题目能够将所学的专业基础课：如机械制造基础、机械制图、机械设计基础， CAD/CAM、冲压模具等方面知识综合运用。在该题目中能学到更多的专业知识。 条件：学

2、校图书馆、实验室等进行模具的设计和 UG 造型等。 所以：我申请此课题，望指导老师及系领导批准。 内容和要求 内容：1.主要零件工艺分析，冲裁工艺方案的确定，模具结构形式的选择，排样，压 力机初选，工作零件刃口尺寸的计算等；2.非标准零件的加工工序工艺卡片编制；3.定位 零件结构尺寸确定，工作零件结构尺寸的确定及材料的选取，导柱导套，模架的选取等。 要求：按时独立完成毕业设计的各项工作，严格按照国家标准绘制相关零件图图形， 按照毕业论文的要求完成毕业设计的各项工作；分析处理科学，文字通顺，专业用语准确， 符号统一，编号其全，书写工整。 指导 教师 意见（签章） 年 月 日 系部毕业论文（设计）

3、领导小组意见： （签章） 年 月 日 I 衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计衣柜门扣垫片落料冲孔复合模设计 摘摘 要要 本文介绍了衣柜门扣垫片复合模设计的全过程。首先对制件进行冲压工艺 分析以及确定模具的总体结构、计算各工艺参数等，又确定了该冲压模主要零 件的结构形式，并对所设计的主要零件进行分析说明，采用 CAD 软件绘制冲压 模具工作零件的零件图；最后绘制装配图，编写说明书。 关键词关键词：垫片；冲压模；工艺参数 II 目目 录录 1 绪论 .1 2 冲压件工艺分析.2 3 冲压工艺方案确定.4 3.1 冲压工艺方案的确定.4 3.1.1 冲压工艺方法的选择 4 3.1.2 冲压顺序的安排 .

4、5 3.2 模具总体结构确定.5 3.2.1 送料方式的确定 5 3.2.2 定位方式的选择 6 3.2.3 卸料方式的选择 6 3.2.4 导向方式的选择 6 4 零件工艺计算.8 4.1 排样方式选择.8 4.2 送料步距和条料宽度的确定.9 4.3 材料利用率. 11 5 冲裁力相关计算13 5.1 计算冲裁力相关公式13 5.2 计算总冲裁力 FP.13 5.3 计算卸料力 FQ.14 5.4 计算推料力 FQ1.14 5.5 计算顶件力 FQ2.15 5.6 压力机公称压力的选取15 6 压力中心的计算17 7 凸凹模刃口尺寸计算19 7.1 冲裁间隙19 7.2 刃口尺寸计算依据与

5、法则20 8 模具主要零部件设计25 III 8.1 凹模设计 .25 8.1.1 凹模外形的确定25 8.1.2 凹模材料的确定28 8.1.3 凹模的固定方式28 8.1.4 凹模精度的确定28 8.1.5 凹模的零件图28 8.2 凸模的设计 29 8.2.1 凸模的结构确定29 8.2.2 凸模的长度确定29 8.2.3 凸模材料30 8.2.4 凸模的固定方式30 8.2.5 凸模零件的精度确定30 8.2.6 凸模零件30 8.3 凸凹模的设计 31 8.3.1 凸凹模外形尺寸的确定31 8.3.2 凸凹模的壁厚确定31 8.3.3 凸凹模洞口类型的选取31 8.3.4 凸凹模的尺

6、寸设计32 8.3.5 凸凹模的材料选取33 8.3.6 凸凹模零件的精度确定33 8.3.7 凸凹模零件图33 8.4 卸料板的设计 34 8.4.1 卸料板外形设计34 8.4.2 材料的选择35 8.4.3 卸料板的结构设计35 8.4.4 卸料板整体精度的确定35 8.4.5 零件图的绘制36 8.5 固定板的设计 36 8.5.1 凸模固定板的设计36 IV 8.5.2 凸凹模固定板的设计 .37 8.6 卸料橡胶的设计 37 8.7 推件块、垫板、推板、和推杆的设计 38 8.7.1 推件块的设计 .38 8.7.2 垫板的设计 .39 8.7.3 推板与推杆的设计 .39 8.7

7、.4 推杆的设计 .39 8.8 挡料销、导料销、卸料螺钉的选用 40 8.8.1 挡料销、导料销的选用 .40 8.8.2 卸料螺钉的选用 .40 8.9 上下模座的选用 40 8.9.1 模柄的选用 .41 8.9.2 打杆的选用 .41 8.9.3 螺钉、销钉的选用 .41 9 冲压设备的校核与选定 43 9.1 冲压设备的校核 .43 9.2 冲压设备的选用 .43 10 压力机的选择.44 11 模具结构简述.45 12 结论.45 致谢 47 参考文献 48 附录 49 1 1 1 绪绪 论论 在现代化生产中，模具工业是国民经济发展的重要基础工业之一，模具在 机械、电子、航空、航天

8、、兵器、汽车、电器、仪表、轻工、农业、机械及日 常生活用品的生产中，已占有十分重要的地位，在产品竞争和产品不断更新的 年代，要使产品不断降低成本并具有价格优势，采用模具成形技术来制造产品 是非常重要的途径之一。 现代工业生产中，60%90%的工业生产需要使用模具来加工。作为一种高 效率的生产工具，模具是工业生产中使用极为广泛、地位极其重要的工艺装备。 采用模具生产制品和零件，具有生产效率高，可实现高速大批量的生产；节约 原材料，实现无切屑加工；产品质量稳定，具有良好的互换性；操作简单，对 操作人员没有很高的技术要求；利用模具批量生产的零件加工费用低；所加工 出的零件与制件可以一次成形，不需进行

9、再次加工；能制造出其它加工工艺方 法难以加工、形状比较复杂的零件制品；容易实现生产自动化的特点。 本设计是衣柜门扣垫片复合模的设计。对衣柜门扣定位块模具进行冲压工 艺的设计，冲模的装配图进行设计，利用电脑设计模具的零件图以及模具零件 的制造工艺设计等。我们通过借助资料、手册、图册等设计所需的工具书，在 导师的指导下，设计了衣柜门扣垫片复合模。 2 2 2 冲压件工艺分析冲压件工艺分析 - 图图 2-12-1 衣柜门扣垫片衣柜门扣垫片零件简图零件简图 生产批量：大批量 材料：10 材料厚度：1 mm 毛坯精度：IT14 （1）材料分析： 表表 2-12-1 部分碳素钢抗剪性能部分碳素钢抗剪性能

10、材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa） 10F 220340 10 260340碳素结构钢 15 已退火 270380 该冲裁件的材料 10 为碳素结构钢，具有良好的冲压性、压力加工性，主要 用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。 （2）零件结构： 该冲裁件结构简单，孔的中心与边缘的距离满足加工要求。 3 （3）尺寸精度： 零件图上所有尺寸均未注公差，属自由尺寸，可按 IT14 级确定工件尺寸， 普通冲裁完全能满足要求。 （4）冲压工序： 根据零件图可知有内孔所以采用冲孔，零件的外形轮廓采用落料。 表表 2-12-1 标准公差数值标准公差数值( (摘自摘自 GB/T1800

11、.3-1998)GB/T1800.3-1998) 公差等级 IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14 基本尺寸 /mm /m/mm 3 36 610 1018 1830 3050 5080 80120 120180 180250 250315 315400 400500 1.2 1.5 1.5 2 2.5 2.5 3 4 5 7 8 9 10 2 2.5 2.5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27 6 8

12、 9 9 13 16 19 22 25 29 32 36 40 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 0.10 0.12 0.15 0.18 0.21 0.25 0.30 0.35 0.40 0.46

13、0.52 0.57 0.63 0.14 0.18 0.22 0.27 0.33 0.39 0.46 0.54 0.63 0.72 0.81 0.89 0.97 0.25 0.30 0.36 0.43 0.52 0.62 0.74 0.87 1.00 1.15 1.30 1.40 1.55 4 3 3 冲压工艺方案确定冲压工艺方案确定 3.13.1 冲裁工艺方案的确定冲裁工艺方案的确定 在冲裁工艺分析和技术经济分析的基础上，根据冲裁件的特点确定工艺方 案。工艺方案分为冲裁工序的组合和冲裁顺序的安排。 3.1.13.1.1 冲裁工艺方法的选择冲裁工艺方法的选择 冲裁工序分为单工序冲裁、复合冲裁和级

14、进冲裁三种。 单工序冲裁是在压力机一次行程内只完成一个冲压工序的冲裁模。 复合冲裁是在压力机一次行程内，在模具的同一位置同时完成两个或两个 以上的冲压工序。 级进冲裁是把冲裁件的若干个冲压工序，排列成一定的顺序，在压力机的 一次行程中条料在冲模的不同位置上，分别完成工件所要求的工序。 其三种工序的性能见表 3-1。 表表 3-13-1 单工序冲裁、级进冲裁和冷冲冲裁性能单工序冲裁、级进冲裁和冷冲冲裁性能 比较项目单工序模复合冷冲模级进模 生产批量小批量中批量和大批量中批量和大批量 冲压精度较低较高较高 冲压生产率 低，压力机一次行 程内只能完成一个 工序 较高，压力机一次 行程内可完成二个 以

15、上工序 高，压力机在一次 行程内能完成多个 工序 实现操作机械化自 动化的可能性 较易，尤其适合于 多工位压力机上实 现自动化 制件和废料排除较 复杂，只能在单机 上实现部分机械操 作 容易，尤其适应于 单机上实现自动化 生产通用性 通用性好，适合于 中小批量生产及大 型零件的大量生产 通用性较差，仅适 合于大批量生产 通用性较差，仅适 合于中小型零件的 大批量生产 冲模制造的复杂性 和价格 结构简单，制造周 期短，价格低 冲裁较复杂零件时， 比级进模低 冲裁较简单零件时 低于冷冲模 5 复合模的特点是生产效率高，冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高，板 料的定位精度要求比级进模低，冲模的轮廓尺

16、寸较小。由于零件的生产要求的 是中批量生产、零件的尺寸较小且结构较复杂，制造相对比较难，为提高生产 率，根据上述方案分析、比较、宜采用复合模。 3.1.23.1.2 冲裁结构的选取冲裁结构的选取 按照复合模工作零件的安装位置不同，分为正装式复合模和倒装式复合模 两种，两种的优点、缺点及适用范围见表 3-2： 表表 3-23-2 正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围正装式复合模、倒装式复合模的优点、缺点及适用范围 比较项目正装(顺装)式复合模倒装式复合模 结构 凸凹模装在上模，落料凹模和冲 孔凸模装在下模 凸凹模装在下模，落料凹模和冲 孔凸模装在上模 优点冲出的冲件平直度较高结构较简

17、单 缺点 结构复杂，冲件容易被嵌入边料 中影响操作 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件 适用范围 冲制材质较软或板料较薄的平直 度要求较高的冲裁件，还可以冲 制孔边距离较小的冲裁件 不宜冲制孔边距离较小的冲裁件， 但倒装式复合模结构简单、又可 以直接利用压力机的打杆装置进 行推件，卸料可靠，便于操作， 并为机械化出件提供了有利条件， 故应用十分广泛 通过对正装式复合模和倒装式复合模两种优点、缺点及适用范围的分析比 较，正装式复合模适合于冲制材质较软或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件， 还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。而倒装式复合模不宜冲制孔边距离较小的 冲裁件，但倒装式冷冲模结构简单，可以直接利用压

18、力机打杆装置进行推件， 卸件可靠，便于操作，并为机械化出件提供了有利条件，故应用十分广泛。综 上所述，该制件结构形状简单，精度要求较低，孔边距较大，宜采用倒装式复 合模。 3.23.2 模具总体结构确定模具总体结构确定 3.2.13.2.1 送料方式的确定送料方式的确定 由于零件的生产批量是大批量，及模具类型的确定，合理安排生产可用自 动送料方式。 6 3.2.23.2.2 定位方式的选择定位方式的选择 定位包含控制送料进距的挡料和垂直方向的导料等。由于毛坯选择的是条 料，所以可以采用挡料销进行送料方向的定位，采用导料销进行垂直方向的导 料。 3.2.33.2.3 卸料方式的选择卸料方式的选择

19、 刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工 件冲裁后卸料。 弹性卸料具有卸料与压料的双重作用，主要用在冲料厚在 2mm 以下的板料， 由于有压料作用，冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹 压装置。 因为工件料厚为 1mm，卸料力不大，可采用弹压卸料装置。 因选用的冲压设备为开式压力机，采用竖向送料方式，即由后到前自动送 料。 3.2.43.2.4 导向方式的选择导向方式的选择 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、冷冲模。 方案二：采用后侧导柱模架。由于

20、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，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。但 是不能使用浮动模柄。 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。 只能一个方向送料。 7 图图 3-13-1 导柱模架导柱模架 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，采用后侧导柱模架，操作者可以看见条料在模具中的送进动作。由于 前面和左、右不受限制，送料和操作比较方便，并能满足工件成型的要求。即

21、方案二最佳。 8 4 4 零件工艺计算零件工艺计算 4.14.1 排样方式选择排样方式选择 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小 材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到材料的合理利 用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 排样的方法有：直排、斜排、对直、混合排 ，根据设计模具制件的形状、 厚度、材料等方面全面考虑。因此有下列三种方案： 方案一：有废料排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺 寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少废料排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模 具寿命较方案一低，

22、但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无废料排样 冲件的质量和模具寿命更低一些，但材料利用率最 高。 采用少、无废料排样法，材料利用率高，不但有利于一次冲程获得多个制 件，而且可以简化模具结构，降低冲裁力，但受条料宽度误差及条料导向误差 的影响。冲裁件的尺寸精度不易保证。 如图 4-1、4-2 所示： 9 图图 4-14-1 直排样一直排样一 图图 4-24-2 直排样二直排样二 由于零件的尺寸精度要求较高，为了提高材料的利用率简化模具结构可以 采用少废料排样，因此排样图选用图 4-1 直排一排样。 4.24.2 送料步距和条料宽度的确定送料步距和条料宽度的确定 （1）送料步距及送料方式

23、所谓送料步距是指条料在模具上每次送进距离。每个步距可冲出一个零件， 也可以冲出多个零件。每次只冲一个零件的步距 S 的计算公式如下： S=D+a （4- 10 1） 式中： D-平行于送料方向的冲裁件宽度； a-冲裁件之间搭边值； 根据公式（4-1）得步距： S=53+1.5=54.5mm 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式，还是采用从右往左的横 向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。如：LB时，采用纵向送料方式； LB时，采用横向送料方式；L=B时，纵向或横向均可。就本模具而言，采用 横向送料方式。 （注：L-送料方向的凹模长度；B-垂直于送料方向的凹模宽度） 。 （2）条料宽度

24、所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。因条料是由板料剪 裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值-。其计算 公式如下： （4-2） 0 -1) a2( DB 式中： D-条料宽度方向上冲裁件的最大尺寸； a1-工件边缘搭边值； -条料宽度的单向（负向）偏差； 查表4-2得：a1=1.5mm 查表4-3得：=0.4 根据公式（4-2）得条料宽度： 0 -1) a2( DB =（50+21.5）-00.4 = 53-00.5mm 表表 4-24-2 最小搭边值最小搭边值 圆件及 r2t 的工件材料厚度 t/mm 工件间 a1沿边 a 0.25 以下 1.82.0 11

25、0.25-0.51.21.5 0.5-0.81.01.2 0.8-1.20.81.0 1.2-1.61.01.2 1.6-2.01.21.5 2.0-2.51.51.8 2.5-3.01.82.2 3.0-3.52.22.5 3.5-4.02.52.8 4.0-5.03.03.5 表表 4-34-3 剪切条料宽度偏差剪切条料宽度偏差 材料厚度 t条料 /mm B 050 0.40.50.70.9 50100 0.50.60.81.0 4.34.3 材料利用率材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理 利用率材料的指标。 一个步距内的材料利用率可用下式表示： （

26、4-3）%100 BS A 式中： A-一个步距内冲裁件的实际面积； B-条料宽度； S-步距。 计算冲压件的面积： A=2535.04 - 230.665 =2304.375mm2 根据公式（4-3）一个步距的直排样一材料利用率为： 12 %100 BS A =2304.375(5067.5)100% =68.28% 根据公式（4-3）一个步距的直排样二材料利用率为： %100 BS A =2304.375(6651.5100% =67.86% 由此可知，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。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

27、合理排样，减少工艺废料。该排样材料利用率为68.28%，因此， 采用少废料排样方式的直排。如图所示： 图图 4-34-3 排样示意图排样示意图 13 5 5 冲裁力相关计算冲裁力相关计算 5.15.1 计算冲裁力相关公式计算冲裁力相关公式 计算冲裁力的目的是为了选择合适的压力机，设计模具和检验模具的强度， 压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模， 其冲裁力Fp一般可以按下式计算： （5-1）tLKF Pp 式中： -材料抗剪强度（MPa） ； L-冲裁周边总长（mm） ； t-材料厚度（mm） ； 系数Kp是考虑到冲裁模刃口的磨损，凸模与凹模间隙之波动（数值的变化

28、 或分布不均） ，润滑情况，材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全 系数Kp，一般取13。 当查不到抗剪强度时，可以用抗拉强度b代替，而取Kp=1.3的近似计 算法计算。 的数值取决于材料的种类和坯料的原始状态，可在设计资料及有关手册中查 找，本设计取值的通过查下表确定，材料厚度 1，取300。tmmMPa 表表 5-15-1 部分碳素钢抗剪性能部分碳素钢抗剪性能 14 材料名称牌号材料状态抗剪强度（Mpa） 10F220340 10260340 碳素结构钢 15 已退火 270380 5.25.2 计算总冲裁力计算总冲裁力 F FP P 由于冲裁模具采用弹性卸料装置和自然落料方式。

29、F总-总冲压力 F冲-总冲裁力 F卸-卸料力 F推-推料力 F冲= F1+ F2 (5-2) F1-落料时的冲裁力。 F2-冲孔时的冲裁力。 冲裁周边的总长(mm) 落料周长为： L1=42+6.282+262+3.1416+202+92 =214.8 (mm) 冲孔周长为： L2=3.14123.1452+3.1410 =100.48(mm) 落料冲裁力由公式(5-1)得： F1=KptL1 =1.31214.8300 =83772 (N) 冲孔冲裁力由公式(5-1)得： F2=KptL2 =1.31100.48300 =39187.2(N) 15 所以可求总冲裁力由公式(5-2)得： F冲

30、 =F1+F2 =83772+39187.2=122959.2(N) 5.35.3 计算卸料力计算卸料力 F FQ Q 查表（5-2）得 Kx=0.045 根据公式（5-2）得卸料力： F卸= K卸 F冲 =0.045122959.25533.164N 5.45.4 计算推料力计算推料力 F FQ1 Q1 查表 5-2 得：Kt=0.055 根据公式（5-3）得推料力： F推=nK推F冲 =10.055122959.2 =6762.756N 5.55.5 计算顶件力计算顶件力 F FQ2 Q2 查表 5-2 得：Kd=0.06 根据公式（5-4）得顶件力： PdQ FKF 2 =0.06122

31、959.2 =7377.552N 表表 5-25-2 卸料力、推件力和顶件力系数卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mmKxKtKd 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜，黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 16 5.65.6 压力机公称压力的选取压力机公称压力的选取 冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于

32、冲裁各工艺力的总和。 采用弹压卸料装置和下出件的模具时： Fp总=FP+FQ+ FQ1 （5-6） 采用弹压卸料装置和上出件的模具时： Fp总=FP+FQ+ FQ2 （5-7） 采用钢性卸料装置和下出件的模具时： Fp总=FP + FQ1 （5-8） 由于本设计采用弹压卸料装置和上出件的模具，所以根据（5-7）得 ： Fp 总=FP+FQ+ FQ2 =122959.2+7377.552+5533.164 =135869.92N 冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机（以Jxx表示其型号） 和液压机（以Yxx表示其型号） 。 常用冷冲压设备的工作原理和特点如表5-3。 表表 5-35-

33、3 常用冷冲压设备的工作原理和特点常用冷冲压设备的工作原理和特点 类型 设备名 称 工作原理特点 摩擦压 力机 利用摩擦盘与飞轮之间相互接触传递动 力，皆助螺杆与螺母相对运动原理而工作。 结构简单，当超负 荷时，只会引起飞轮与 摩擦盘之间的滑动，而 不致损坏机件。 但飞轮轮缘摩擦损坏大， 生产率低。适用于中小 件的冲压加工，对于校 正、亚印和成形等冲压 工序尤为适宜。 机械式 压力机 曲柄式 压力机 利用曲柄连杆机构进行工作，电机通过皮带 轮及齿轮带动曲轴传动，经连杆使滑块作直 线往复运动。曲柄压力机分为偏心压力机和 曲轴压力机，二者区别主要在主轴，前者主 轴是偏心轴，后者主轴是曲轴。偏心压力

34、机 一般是开式压力机，而曲轴压力机有开式和 生产率高，适用于各类 冲压加工。 17 闭式之分。 高速压 力机 工作原理与曲柄压力机相同，但其刚度、精 度、行程次数都比较高，一般带有自动送料 装置、安全检测装置等辅助装置。 生产率很高，适用于大 批量生产，模具一般采 用多工为级进模。 液压机 油压机 水压机 利用帕斯卡原理，以水或油为工作介质，采 用静压 力传递进行工作，使滑块上、下往 复运动。 压力大，而且是静压力， 但生产率低。适用于拉 深、挤压等成形工序。 根据综上所计算出来的总压力与常用冷冲压设备的工作原理和特点初选压 力机为J23-40。 6 6 压力中心的计算压力中心的计算 模具压力

35、中心是指冲压时诸冲压力合力的作用点位置。为了确保压力机和 模具正常工作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心相重合，否则会使冲 模和压力机滑块产生偏心载荷，使滑块和导轨之间产生过大的摩擦，模具导向 零件加速磨损，降低模具和压力机的使用寿命。 冲模的压力中心，可按下述原则来确定： （1）对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 （2）工件形状相同且分布位置对称时，冲模的压力中心与零件的对称中心 相重合。 （3）形状复杂的零件、多孔冲模、级进模的压力中心可用解析计算法求出 冲模压力中心。 解析法的计算依据是：各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力 对该轴的力矩。求出合力作用

36、点的坐标位置X0，Y0（即x=0，y=0） ，即为所求模 具的压力中心。 单个零件的压力中心计算如下： X0(L1X1+L2X2+LnXn)(L1+L2+Ln) Y0(L1Y1+L2Y2+LnYn)(L1+L2+Ln) （6- 18 1） 式中： X0-压力中心的横坐标； Y0-压力中心的纵坐标； L-各线段的长度； X-各线段重心的横坐标； Y-各线段重心的纵坐标。 按比例画出零件形状，选定坐标系xoy。如下图所示。因零件左右对称，即 。0 0 x 把落料部分分为12条线段如图6-1所示，用解析法确定与计算模具的压力中 心。见表6-1所示： 图图 6-16-1 压力中心压力中心 表表 6-1

37、6-1 零件压力中心坐标零件压力中心坐标 各线段压力中心坐标 线段长度（mm） Y L150 40 L230 80 L39 40 L420 0 L550.24 40 L620 56.75 L79 40 19 L830 23.25 L931.4 50 L1037.68 40 L1115.7 40 L1215.7 30 根据公式(6-1)计算落料凹模的压力中心坐标为： X0 0 Y0 (L1Y1+L2Y2+L12Y12)(L1+L2+L12) (500+3015+15.710)(50+30+15.7) 8591.52318.72 26.956 根据计算得出压力中心的坐标为（0,26.956） 。

38、7 7 凸凹模刃口尺寸计算凸凹模刃口尺寸计算 冲裁件的尺寸精度主要决定于模具的刃口的尺寸精度，模具的合理间隙值 也要靠模具刃口尺寸及制造精度来保证。正确确定模具刃口尺寸及其制造公差， 是设计冲裁模主要任务之一。冲裁过程中分为三个变形阶段：弹性变形阶段、 塑性变形阶段、断裂分离阶段。断面分为四个区域：圆角区，即塌角；光亮带， 表面光滑，表面质量最好；剪裂带，表面粗糙；毛刺。 7.17.1 冲裁间隙冲裁间隙 冲裁间隙是影响冲裁工序最重要的工艺参数，其定义为冲裁凸模与凹模之 间的空隙尺寸，如图 6-1 所示。设计模具时一定要选择合理的间隙，以保证冲 裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求，所需冲裁力

39、小、模具寿命高。冲 裁过程中模具的失效形式一般有磨损、变形、崩刀和凹模刃口胀裂四种。间隙 大小主要对模具磨损及胀裂产生影响。间隙增大可以使冲裁力、卸料力等减小， 因而模具的磨损也减小。但当间隙继续增大时，卸料力增加，又影响模具寿命。 一般间隙为（10%15%）t 时的磨损最小，模具寿命较高。 20 图图 7-17-1 冲裁间隙图冲裁间隙图 由于冲裁间隙对断面质量、工件尺寸精度、模具寿命、冲裁力等的影响规 律并非一致，所以，并不存在一个绝对合理的间隙数值，能同时满足断面质量 最佳、尺寸精度最高、模具寿命最长、冲裁力最小等各方面的要求。所以在实 际生产中，其总的原则应该是在保证满足冲裁件剪切断面质

40、量和尺寸精度的前 提下，使模具寿命最长。目前在生产中，广泛采用经验法和查表法来确定合理 的间隙植。本套模具采用查表法予以确定其间隙值。 根据实用间隙表 7-1 查得材料 10 的最小双面间隙 Zmin=0.100mm，最大双 面间隙 Zmax=0.140mm。 表表 7-17-1 冲裁模初始双边间隙值冲裁模初始双边间隙值 mmmm 08、10、35、 09Mn、Q235 16Mn40、5065Mn 材料 厚度 ZminZmaxZminZmaxZminZmaxZminZmax 小于 0.5极小间隙(或无间隙) 21 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5 1.75 2.0

41、 2.1 2.5 2.75 3.0 .3.5 4.0 4.5 5.5 6.0 6.5 8.0 0.040 0.048 0.064 0.072 0.092 0.100 0.126 0.132 0.220 0.246 0.260 0.260 0.4000.4 60 0.540 0.610 0.720 0.940 1.080 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.360 0.380 0.500 0.560 0.640 0.740 0.880 1.000 1.280 1.440 0.040 0.048 0.064 0.072 0

42、.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0.420 0.480 0.580 0.680 0.680 0.780 0.840 0.940 1.200 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 0.960 1.100 1.200 1.300 1.680 0.040 0.048 0.064 0.072 0.090 0.100 0.132 0.170 0.220 0.260 0.280 0.380 0

43、.420 0.480 0.580 0.680 0.780 0.980 1.140 0.060 0.072 0.092 0.104 0.126 0.140 0.180 0.240 0.320 0.380 0.400 0.540 0.600 0.660 0.780 0.920 1.040 1.320 1.500 0.040 0.048 0.064 0.064 0.090 0.090 0.060 0.072 0.092 0.092 0.126 0.126 7.27.2 刃口尺寸计算的依据与法则刃口尺寸计算的依据与法则 在确定冲模凸模和凹模刃口尺寸时，必须遵循以下原则： （1）根据落料和冲孔的特点，落

44、料件的尺寸取决于凹模尺寸，因此落料模 应先决定凹模尺寸，用减小凸模尺寸来保证合理间隙；冲孔件的尺寸取决于凹 模尺寸，故冲孔以凹模为基准件，用增大凹模尺寸来保证合理间隙。 （2）根据凸、凹模刃口的磨损规律，凹模刃口磨损后使落料件尺寸变大， 其刃口的基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸；凹模刃口磨损后使冲 孔件孔径减小，故应使刃口尺寸接近或等于工件的最大极限尺寸。 （3）凸模和凹模之间应保证有合理的间隙。 （4）凸模和凹模的制造公差应与冲裁件的尺寸精度相适应。 制造模具时常用以下两种方法来保证合理间隙： （1）分别加工法。分别规定凸模与凹模的尺寸和公差的尺寸及制造公差来 保证间隙要求。凸模与凹

45、模分别加工，成批制造，可以互换。这种加工方法必 须把模具的制造公差控制在间隙的变动范围之内，使模具制造难度增加。这种 22 方法主要用于冲裁形状简单、间隙较大的模具或用精密设备加工凸模和凹模的 模具。 （2）单配加工法。用凸模和凹模相互单配的方法来保证合理间隙。先加工 基准件，然后非基准件按基准件配做，加工后的凸模和凹模不能互换。通常， 落料件选择凹模为基准模，冲孔件选择凸模为基准模。这种方法多用于冲裁件 的形状复杂、间隙较小的模具。 根据上述计算法则，对于采用分别加工的凸模和凹模，应保证下述关系： 凸凹ZmaxZmin 也就是说，新制造的模具应该保证 凸凹ZminZmax，否则，模具的初始间

46、隙已超过了允许的变动范围 ZminZmax，影响模具使用寿命。本套模具采用分别加工法进行加工。 当落料时: D凹=(Dmax) （7- 凹 0 1） D凸=( D凹Zmin)=(DmaxZmin) （7- 0 凸 2） 当冲孔时 ：d凸=(dmin+) （7- 0 凸 3） d凹=( d凸+ Zmin)=( dmin+ Zmin) （7- 凹 0 4） 式中 D凸、D凹-分别为落料凹模和凸模的基本尺寸。 d凸、d凹 -分别为冲孔凹模和凸模的基本尺寸。 Dmax-落料件的最大极限尺寸。 dmin -冲孔件的最小极限尺寸。 -冲裁件公差。 -磨损系数。 凸、凹-分别为凹模和凸模的制造公差，凸模偏差

47、取值负向，凹模偏 差取正向。 由上表 7-1 可得： Zmin=0.100 Zmax=0.140 23 Zmax Zmin=(0.1400.100)mm=0.04mm 对落料件尺寸 700.15 的凹、凸模偏差值查下表 7-2 得： 表表 7-27-2（汽车拖拉机行业）简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差（汽车拖拉机行业）简单形状（方形、圆形）冲裁时凸、凹模制造偏差 mmmm 公称尺寸凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 公称尺寸凸模偏差 凸 凹模偏差 凹 18 1830 3080 80120 120180 0.020 0.020 0.020 0.025 0.030 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 180260 260360 360500 500 0.030 0.035 0.040 0.050 0.045 0.050 0.060 0.070 凸=0.020 凹=+0.030 所以根据条件 凸凹ZmaxZmin 但是 00200.030=0.050.140.100 因为如果以上述 凸、凹值，则不满足分开加工条件，影响间隙，影响 模具寿命，所以为了延长模具寿命，设计时将 凹 值设计为+0.020，其余各值 不变。 即 0.020+0.020=0.04= ZmaxZmin 所以满足分开加工条件。 对冲孔尺寸 12+00.25的凸、凹模偏差查表